强冲击作用下疏松锡的动态响应特性

发布时间：2024-05-18 01:57

　　金属材料在多次强冲击加卸载过程中的复杂动力学行为研究在惯性约束核聚变、冲击防护等领域具有重要的应用价值.多次冲击加载下,材料内部除冲击波与物质相互作用外,还包含首次加载形成的破碎体中颗粒间相互作用,研究三维分布状态已知的疏松材料冲击动态响应将有助于认识该问题.本研究以典型尺度为微米、亚毫米、毫米,初始状态清晰的三种疏松锡为实验样品;采用X光照相、激光干涉测速、可见光高速分幅照相等测试技术;实验观测了10 GPa量级冲击波作用下3种疏松锡的动力学响应.结果显示,激波过后破碎体不能被完全压实,表面产生大量远高于理论自由面速度的喷射物;波后密度、高速喷射物的状态与初始疏松态密切相关.采用SPH方法对实验结果进行了数值模拟分析,揭示了波后材料分布特征及产生高速喷射物的机理.

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【部分图文】：

图1实验装置及测试系统示意图

首先对加载系统的做功能力进行标定.采用与前述基本相同的实验装置,但不放置样品,通过PDV探针直接测量炸药加载后不锈钢自由面运动速度.图2给出了PDV探针测速结果,钢基板自由面速度在首次起跳时出现振荡,后续则较为平稳.将测速结果结合不锈钢的状态参数代入压力计算公式:p=ρ0Du,D....

图2(网络版彩图)不锈钢基板自由面速度全息

图1实验装置及测试系统示意图2.3实验样品状态

图3(网络版彩图)样品初始状态及微介观状态表征.(a)3D打印样品;(b)亚毫米不规则锡颗粒堆积样品;(c)微米锡粉堆积样品

而PDV测速结果则定量地反映了上述规律,可以看到,(a)样品表面首次起跳速度为2.49km/s,(b)和(c)分别为1.50和1.43km/s.样品“前界面”速度逐渐降低,随后趋于稳定,达到平衡速度时,有v(a)>v(b)>v(c).图4(网络版彩图)三种样品不同时刻高速摄....

图4(网络版彩图)三种样品不同时刻高速摄影图像.(a)3D打印样品;(b)亚毫米不规则锡颗粒堆积样品;(c)微米锡粉堆积样品

图3(网络版彩图)样品初始状态及微介观状态表征.(a)3D打印样品;(b)亚毫米不规则锡颗粒堆积样品;(c)微米锡粉堆积样品图5X光成像结果原始图像.(a)3D打印样品;(b)亚毫米不规则锡颗粒堆积样品;(c)微米锡粉堆积样品

本文编号：3976285