沖擊作用下多孔金屬的動力學及熱力學響應.pdf

1、多孔金屬有良好的沖擊緩沖功能，在軍用民用兩方面都有重要的應用背景，它涉及到沖擊動力力學等多個領域，還有許多值得深入研究的問題。
　　本文首先對多孔金屬在沖擊作用下的本構關系進行了研究，重點討論了多孔金屬的沖擊Hugoniot方程與孔隙率的關系，以及多孔金屬在Hugoniot彈性限及以以下的沖擊行為。詳細分析了多孔材料沖擊絕熱線的三種不同的計算方法的算法和精度，并提出了一種三段式多孔金屬沖擊本構關系的計算方法。
　　應用應力波

2、的特征線法對爆炸加載方式下多孔金屬的沖擊響應進行了研究。主要分析了沖擊波的初始參數及沖擊波的衰減過程及衰減程度。結果表明，在相同的爆炸加載條件下，多孔金屬大大減小初始沖擊波的峰值壓力。多孔金屬的基體材料對沖擊的衰減程度有所區(qū)別，沖擊阻抗越大的金屬其相應的多孔材料對沖擊波的衰減也越強。炸藥的種類、長度及約束情況對爆炸加載下多孔金屬的沖擊響應也有影響。炸藥性質主要影響多孔金屬中初始沖擊波的強度，爆速越大，初始沖擊波強度越大。炸藥長度及約束情

3、況影響多孔金屬中沖擊波的衰減速度，炸藥長度越大，側向約束越強，則多孔金屬中沖擊波的衰減速度越慢。
　　在對多孔材料均相材料模型和應力波特征線法不足的分析基礎上，研究了可將多孔金屬看作均相材料的臨界指標。該指標可定義為多孔金屬內部孔洞的平均直徑，其臨界尺寸與沖擊波的上升沿寬度在同一量級，其范圍大致10-3mm～10-1mm之間。孔洞的連通性對多孔金屬的緩沖吸能性能也有重要影響。影響的機理主要在于孔內氣體的沖擊壓縮性及開孔的閉合。用顯

4、式動力學軟件對孔洞形狀的影響進行了數值模擬研究。結果表明，對于圓形、正方形、六邊形和三角形等簡單形狀的孔洞，六邊形和三角形孔洞的多孔金屬對沖擊波的誤差效果最好，圓形的稍差，而正方形的最差。
　　對多孔金屬的沖擊升溫進行了分析。升溫能量來源包括基體金屬的絕熱塑性變形，孔洞壁面的摩擦，孔洞閉合氣體絕熱壓縮，以及孔洞閉合引起的表面能釋放。以鎢顆粒為代表的多孔金屬的沖擊過程進行了數值模擬，得到沖擊過程中孔隙閉合的速度與特征時間，并依據模擬