鎂鋁合金等材料一維應(yīng)力本構(gòu)關(guān)系的確定以及對于SHPB實驗分析的討論.pdf

1、對于具有應(yīng)用背景的鎂鋁合金材料，本文從實驗、理論與數(shù)值模擬的結(jié)合上，確定與考證了鎂鋁合金在一維應(yīng)力壓縮狀態(tài)下的本構(gòu)關(guān)系。把由一維準(zhǔn)靜態(tài)及動態(tài)壓縮試驗結(jié)果所確定的經(jīng)驗性本構(gòu)關(guān)系嵌入鎂鋁合金的SHPB試驗的全過程數(shù)值模擬，可再現(xiàn)實驗測得的反射波波形及透射波波形。數(shù)值模擬也表明，采用SHPB試驗經(jīng)典分析所估算的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變率與試件典型微元在試驗過程中所經(jīng)受的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變率也基本一致。然而，數(shù)值模擬指出，通常的小于10μs上升時間的陡坡

2、梯形入射波并不能使試件經(jīng)受接近常值的應(yīng)變率。 從實驗、理論與數(shù)值模擬的結(jié)合上，對于高加載率的SHPB試驗原理提出一種新理念。一方面采用一維有限差分方法對SHPB試驗原理進行全過程數(shù)值模擬，考察SHPB試驗經(jīng)典分析方程對于高加載率情況的適用性；另一方面把SHPB試驗經(jīng)典分析確定的試件材料本構(gòu)關(guān)系嵌入SHPB試驗全過程數(shù)值模擬，考察數(shù)值模擬再現(xiàn)高加載率SHPB試驗測得的反射波形及透射波形的可能性。通過對高加載率SHPB試驗的數(shù)值實例

3、，指明了如同Wu等揭示的實驗規(guī)律：試件兩端的應(yīng)力平衡依賴于試件厚度及加載率。 利用脈沖造型技術(shù)對鎂鋁合金及不銹鋼材料進行實驗，結(jié)果表明，脈沖造型技術(shù)可以消除波傳播過程中的高頻振蕩；對于應(yīng)變率敏感的不銹鋼材料，脈沖造型可以使試樣在大部分歷時內(nèi)處于常應(yīng)變率（或近似常應(yīng)變率）狀態(tài)。對于鎂鋁合金的入射脈沖造型SHPB試驗進行的數(shù)值模擬表明，緩坡梯形入射波可以改善應(yīng)變率隨時間的變化。因此，對于應(yīng)變率敏感材料的SHPB試驗，入射波造型設(shè)計是