微孔洞对LY12铝层裂行为影响的近场动力学研究

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层裂是材料在承受高速冲击时发生的极端失效现象,广泛存在于军事、航空航天以及各种工程领域,因而受到学术界和工程界的广泛关注。同时,一方面真实的材料不可避免存在着微孔洞,另一方面材料在高速冲击下必然出现孔洞成核并长大的现象。因此,学术界和工程界的研究人员从理论、实验以及数值模拟等方面开展了大量的研究工作,取得了巨大的进展。但由于层裂问题本质上的不连续性,使得采用基于连续介质假设的方法研究层裂问题存在着较大的困难。为此,本文采用近十余年来发展起来的近场动力学方法对高速冲击产生的层裂现象进行了研究,主要研究内容如下:1.根据适用于描述高速冲击问题的近场动力学基本方程组,采用FORTRAN语言编写了程序,模拟了不同冲击速度下LY12铝飞片撞击靶板产生层裂的现象,并与文献中的实验结果进行了对比,验证了该理论在处理层裂问题时的适用性。2.为了研究微小孔洞对LY12铝层裂行为的影响,建立了小尺寸不含孔洞的层裂模型,研究了该尺寸模型对层裂行为的影响,同时与含孔模型的计算结果进行了对比。此外由靶板自由面中心位置的应力-时间曲线可以看出应力-时间曲线比速度-时间曲线更适合描述层裂现象。3.在前文的基础上研究高速冲击下靶板内部含单个方孔时孔洞的演化情况,并与靶板内部不含孔洞时的计算结果进行对比说明其对LY12铝层裂行为的影响,即处于层裂面附近的单个微小孔洞会对层裂面的形状造成影响,但不会对层裂发生的时间产生影响。4.研究了高速冲击下靶板内部含两个孔洞时不同孔间距对孔洞演化的影响,与前文靶板内部不含孔、含单孔时的计算结果进行对比表明其对LY12铝层裂行为的影响,同时得到了此模型下孔洞之间相互作用的临界距离。当两孔在临界塑性区内时,孔洞之间的相互作用在孔距较大时表现为孔洞之间基体的变化影响,在孔间距较小时表现为孔洞之间基体及孔洞本身的变化影响。
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