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冲击应力和脉宽对NbTiZr中熵合金层裂的影响

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高压物理学报 2024年

作者：罗小平李绪海唐泽明李治国陈森王媛俞宇颖胡建波中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室

中、高熵合金因很好地兼顾了强度和韧性而备受关注，在多种极端工况下具有重要的应用前景。然而，在强冲击载荷等极端条件下，其动态力学行为和损伤失效机制仍不清楚。为此，研究了NbTiZr中熵合金在平板冲击载荷下的层裂损伤，探讨了冲... 详细信息

中、高熵合金因很好地兼顾了强度和韧性而备受关注，在多种极端工况下具有重要的应用前景。然而，在强冲击载荷等极端条件下，其动态力学行为和损伤失效机制仍不清楚。为此，研究了NbTiZr中熵合金在平板冲击载荷下的层裂损伤，探讨了冲击应力和加载脉宽的影响。通过波剖面分析，获得了冲击应力、加载脉宽和层裂强度信息。研究表明，NbTiZr中熵合金的层裂强度随冲击应力的增大而线性增大，随加载脉冲宽度的增大呈指数减小，介于3.77～4.80 GPa之间。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射，分析了冲击加载后回收样品的微观组织结构，发现冲击应力和加载脉冲宽度对NbTiZr的层裂损伤形貌有显著影响，层裂损伤形式为准解理断裂，未观察到固-固相变或变形孪晶。

关键词： NbTiZr 层裂损伤冲击波加载历史微观结构

样品粗糙度对材料SHPB动态压缩性能的影响

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爆炸与冲击 2022年第1期42卷 50-56页

作者：叶想平南小龙段志伟俞宇颖蔡灵仓刘仓理中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621999 中国工程物理研究院四川绵阳621999

有效消减样品端面摩擦力是保证分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验结果有效性和准确性的必要条件。为了研究样品粗糙度和润滑效果对端面摩擦力和最终实验结果的影响,以应变率效应不敏感且性能稳定的紫铜为研究... 详细信息

有效消减样品端面摩擦力是保证分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验结果有效性和准确性的必要条件。为了研究样品粗糙度和润滑效果对端面摩擦力和最终实验结果的影响,以应变率效应不敏感且性能稳定的紫铜为研究对象,通过机械加工配合酸蚀的方法制备了3种典型表面粗糙度的紫铜样品,分别在二硫化钼(MoS_(2))充分润滑和完全不润滑的条件下各自开展高精度的SHPB重复动态压缩实验研究。结果表明,通常认为能够有效消减金属样品端面摩擦力的MoS_(2)仅能够在样品粗糙度不大于0.8μm的情况下起到较好的润滑效果,随着紫铜样品粗糙度的增加,MoS_(2)的润滑效果不断降低,端面摩擦力不断增大,实验结果的分散性也显著增加。样品端面粗糙度为1.6μm时,MoS_(2)已不能有效消减端面摩擦力;样品端面粗糙度达到3.2μm时,MoS_(2)的润滑效果几乎为零。SHPB实验中使用MoS_(2)润滑金属样品时,压杆和样品实验端面的粗糙度需达到0.8μm;腐蚀液处理后的金属样品外表面粗糙度难以达到0.8μm,实验过程中需对样品端面进行比MoS_(2)润滑效果更好的润滑处理,或对实验结果进行扣除端面摩擦力的修正才能够保证实验结果的有效性和准确性。

关键词：端面粗糙度摩擦力分离式霍普金森压杆端面润滑效果本构关系

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马赫杆加载下无氧铜的动态破碎

爆炸与冲击 2023年第11期43卷 65-72页

作者：叶川兵段志伟李绪海王曦潘昊俞宇颖胡建波中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理全国重点实验室四川绵阳621999 北京应用物理与计算数学研究所北京100094

为了深入了解金属材料在复杂加载下的动态破碎行为,在有限元模拟的基础上,设计了两类马赫杆加载实验,用于研究无氧铜在复杂加载下的动态破碎行为。实验中,采用火炮加载马赫透镜和激光粒子速度干涉仪测量自由面速度,实现了峰值压力分别为... 详细信息

为了深入了解金属材料在复杂加载下的动态破碎行为,在有限元模拟的基础上,设计了两类马赫杆加载实验,用于研究无氧铜在复杂加载下的动态破碎行为。实验中,采用火炮加载马赫透镜和激光粒子速度干涉仪测量自由面速度,实现了峰值压力分别为95.75和32.38 GPa的动态加载。结果表明,实验中成功实现了稳定的马赫杆加载,并且观察到马赫杆加载下无氧铜的2种不同近表面破碎模式,即高压下产生微层裂、低压下产生三角波层裂,且层裂区呈凸形分布。

关键词：马赫杆微层裂无氧铜动态破碎

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斜冲击界面动力学研究

爆炸与冲击 2002年第2期22卷 104-110页

作者：陈大年俞宇颖尹志华沈雄伟宁波大学力学与材料科学研究中心浙江宁波315211

讨论了界面受到斜冲击时的动力学问题。有效冲击摩擦系数被处理成冲击过程及初始冲击角的函数 ;界面的法向响应描述计及弹性接触、弹性变形极限以及依赖于应变、应变率及温度的完全塑性接触 ;界面在冲击过程中的构形变化也予考虑 ,并采... 详细信息

讨论了界面受到斜冲击时的动力学问题。有效冲击摩擦系数被处理成冲击过程及初始冲击角的函数 ;界面的法向响应描述计及弹性接触、弹性变形极限以及依赖于应变、应变率及温度的完全塑性接触 ;界面在冲击过程中的构形变化也予考虑 ,并采用平均应变、应变率及最大温升的概念与估算。这种新的斜冲击界面动力学模型用于数值模拟刚性球对于延性靶的斜冲击实验 ,计算与实验比较。

关键词：界面响应斜冲击有效冲击摩擦系数完全塑性接触构形变化延性靶法向响应三维有限元法

[100]LiF单晶在60 GPa以内冲击加载下的高压屈服强度特性

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爆炸与冲击 2022年第4期42卷 128-135页

作者：谭叶李雪梅俞宇颖南小龙甘元超叶想平胡建波王倩男中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621999

获取光学窗口自身的高压强度特性是开展材料高压高应变率冲击响应行为精密测量和数据反演的重要基础。利用平板撞击和双屈服面法,通过冲击-卸载、冲击-再加载原位粒子速度剖面精细测量和数据反演,获得了约60 GPa范围内[100]LiF屈服强度... 详细信息

获取光学窗口自身的高压强度特性是开展材料高压高应变率冲击响应行为精密测量和数据反演的重要基础。利用平板撞击和双屈服面法,通过冲击-卸载、冲击-再加载原位粒子速度剖面精细测量和数据反演,获得了约60 GPa范围内[100]LiF屈服强度特性随冲击压力的变化规律。结果表明:在实验压力范围内,[100]LiF的屈服强度随加载压力的提高而显著提高,压力硬化效应显著;同时,LiF在冲击加载下的屈服强度高于磁驱准等熵加载结果,应变率硬化效应强于热软化效应。采用Huang-Asay模型确定了可描述冲击加载[100]LiF强度特性的本构模型参数,为LiF在强度、相变、层断裂等加窗测量实验中的深入应用和数据准确解读提供了重要支撑。

关键词： LiF 屈服强度冲击加载双屈服面法

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金属Bi的卸载熔化实验研究

物理学报 2013年第3期62卷 265-269页

作者：谭叶俞宇颖戴诚达于继东王青松谭华中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室绵阳621900

在火炮上利用金属铋(Bi)直接撞击单晶LiF窗口,开展了金属Bi反向碰撞的冲击加载-卸载实验研究,实验采用激光位移干涉测试系统,获得了金属Bi在11—16GPa压力范围内完整的卸载粒子速度剖面.实验结果结合特征线方法计算表明,金属Bi经冲击加... 详细信息

在火炮上利用金属铋(Bi)直接撞击单晶LiF窗口,开展了金属Bi反向碰撞的冲击加载-卸载实验研究,实验采用激光位移干涉测试系统,获得了金属Bi在11—16GPa压力范围内完整的卸载粒子速度剖面.实验结果结合特征线方法计算表明,金属Bi经冲击加载进入体心立方相,并在11—16GPa冲击压力作用下发生了卸载熔化,界面粒子速度剖面的卸载拐点,对应着金属Bi经冲击加载后发生的卸载熔化,而这一结论同Cox的理论计算及一维流体力学程序计算结果基本一致.本文报道的金属Bi卸载波剖面解读技术,对于认识冲击加载下其他相似材料相变具有实用价值.

关键词：冲击相变反向碰撞法卸载熔化铋

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冲击加载下铝的剪切模量

物理学报 2005年第12期54卷 5750-5754页

作者：胡建波俞宇颖戴诚达谭华中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900

分别用Steinberg-Cochran-Guinan(SCG)模型、修正的SCG模型和有限应变理论对材料的剪切模量做了数值计算,并与一维平面应变加载下铝的实验结果进行了比较.结果表明,修正的SCG模型与实验结果较为符合.在10—80GPa的压力范围下,剪切模量... 详细信息

分别用Steinberg-Cochran-Guinan(SCG)模型、修正的SCG模型和有限应变理论对材料的剪切模量做了数值计算,并与一维平面应变加载下铝的实验结果进行了比较.结果表明,修正的SCG模型与实验结果较为符合.在10—80GPa的压力范围下,剪切模量随冲击压力的增加而逐渐增大,这是由于压力的影响占主要地位,发生了加工硬化.在80—125GPa的压力范围下,剪切模量随冲击压力的增大快速减小,这是因为温度的影响比较严重,发生了高温软化现象.剪切模量最终在冲击压力为125GPa处趋于零,这是由于在该压力点冲击熔化发生,剪切强度消失.

关键词：剪切模量 Steinberg-Cochran-Guinan模型有限应变理论铝

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LY12铝合金在冲击绝热压缩下的泊松比

兵工学报 2014年第8期35卷 1218-1222页

作者：谭华俞宇颖戴诚达谭叶中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621900

对泊松比的意义进行讨论,给出了单轴应变加载下线弹性区的泊松比与纵向应力和横向应力的关系,以及准弹性区的泊松比与声速的关系。通过实验测量LY12铝合金在冲击压缩下的纵波和体波声速,计算在20~131 GPa冲击压力范围内的泊松比。实验... 详细信息

对泊松比的意义进行讨论,给出了单轴应变加载下线弹性区的泊松比与纵向应力和横向应力的关系,以及准弹性区的泊松比与声速的关系。通过实验测量LY12铝合金在冲击压缩下的纵波和体波声速,计算在20~131 GPa冲击压力范围内的泊松比。实验结果表明：LY12铝合金在发生冲击熔化前泊松比基本保持为常数,约为0.32左右;发生冲击熔化后混合相区的泊松比快速增加;当接近完全熔化时泊松比趋于理论极限值0.5.泊松比测量为确定金属的冲击熔化压力区间提供了一种有用的方法。

关键词：固体力学泊松比声速单轴应变准弹性冲击熔化

双屈服面法测量金属材料动高压屈服强度的若干改进

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爆炸与冲击 2006年第6期26卷 516-521页

作者：胡建波戴诚达俞宇颖谭华中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室四川绵阳621900

在J.R.Asay等提出的双屈服面法(简称AC方法)测量动态屈服强度的基础上,对实验设计和数据处理做了部分改进。在实验设计方面,在满足实验物理设计的前提下,将AC方法的卸载实验装置(双层飞片和双台阶样品)简化为单飞片和单台阶样品,以简化... 详细信息

在J.R.Asay等提出的双屈服面法(简称AC方法)测量动态屈服强度的基础上,对实验设计和数据处理做了部分改进。在实验设计方面,在满足实验物理设计的前提下,将AC方法的卸载实验装置(双层飞片和双台阶样品)简化为单飞片和单台阶样品,以简化波系作用,并减少了声速测量不确定度的引入因素。在数据处理方面,发现由Lagrange声速和工程应变关系曲线外推求预冲击态的体积声速容易引入较大的不确定度,而通过Lagrange声速和粒子速度关系曲线可以更清晰地得到塑性卸载起始点,使图解法和积分法得到的屈服强度值趋于一致。利用改进后的AC方法,得到了低温退火后LY12铝在20.0 GPa预冲击压力下的屈服强度为0.6 GPa。

关键词：爆炸力学屈服强度 AC方法 LY12铝冲击加载