孔隙铝在高应变率加载下的变形和损伤

摘要

本文利用平板撞击实验来研究低孔隙度铝的压缩和层裂性能。通过多普勒光纤探针测量系统(DPS)获得样品自由面速度剖面曲线。由自由面粒子速度曲线推算获得材料的雨贡扭弹性极限(HEL)和层裂强度。利用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及X射线计算机断层成像技术(XCT)表征了回收样品的二维和三维微观结构。通过对实验数据的整理和分析我们得出如下结论： 实验结果显示孔隙铝的雨贡扭弹性极限依赖于样品的厚度和碰撞速度，当样品厚度和碰撞速度达到某一值以后HEL趋于平稳。层裂强度因为压缩密实化的缘故随着飞片撞击速度的增加而增加。 初始孔洞在冲击压缩波的作用下被逐渐压塌，孔洞密实化导致孔隙材料的损伤和破坏模式从脆性破坏转变为延性破坏。低速撞击下，微孔洞作为材料内部成核点并沿着颗粒边界生长，使得材料呈典型的脆性破坏模式，随着撞击速度的增加，孔洞在颗粒边界随机成核并向四周生长呈延性破坏模式。高速撞击下粒子速度曲线上破坏速率的减小以及损伤程度的减少与表征结果相一致。 层裂区产生的大孔洞导致层裂面附近形成剪切或拉伸局域化，这使得层裂面附近形成了波浪似的变形和破坏。 对于孔隙铝材料，首次使用了三维孔洞-拓扑分析方法，得到关于孔隙铝材料损伤机理的大量信息，如孔洞尺寸分布、孔洞的空间取向以及孔洞的形状系数等。

目录

第1章 引言

1.1研究背景

1.2研究历史及现状

1.3本文主要研究内容

第2章 实验原理与方法

2.1孔隙铝的初始表征

2.2层裂实验的基本原理

2.3实验测量方法

2.4电子背散射衍射技术

2.4本章小结

第3章 孔隙铝材料的宏观力学性能和实验结果分析

3.1样品自由面粒子速度分析

3.2峰值应力与样品厚度对屈服强度的影响

3.3脉宽和应变率以及峰值应力对层裂强度的影响

3.4脉宽和峰值应力对回跳加速度的影响

3.5本章小结

第4章 孔隙铝微观结构的变形和损伤分析

4.1孔隙铝在高应变率加载下的动态压缩

4.2孔隙铝在高应变率加载下的拉伸变形和破坏

4.3孔隙铝的破坏机理分析

4.4本章小结

5章 孔隙铝动态损伤的量化分析

5.1 CT实验原理与三维重构

5.2损伤的量化分析

5.3结论分析

第6章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间获得与学位论文相关的科研成果