【摘 要】
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层裂是冲击载荷作用下,材料内部加载稀疏波和自由面反射稀疏波相互作用产生的拉应力满足某种断裂判据时,材料发生的一种动态损伤破坏行为,研究表明材料层裂强度随加载应
【机 构】
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中国工程物理研究院激光聚变研究中心
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层裂是冲击载荷作用下,材料内部加载稀疏波和自由面反射稀疏波相互作用产生的拉应力满足某种断裂判据时,材料发生的一种动态损伤破坏行为,研究表明材料层裂强度随加载应变率的增加而增大,且在极高应变率下材料层裂强度与材料理论强度接近.利用飞秒激光装置对材料进行冲击加载,加载应变率能到109/s,这和分子动力学模拟得到的应变率相近.本文将双温模型和分子动力学模拟相结合,研究分析了飞秒激光作用下铜材料的动力学响应过程,发现飞秒激光作用下材料内部冲击波为三角波,而当三角波向材料内部传播时会有明显的衰减和展宽过程.当增加加载激光能量时,材料自由面附近最大压强、层裂应变率都随之增大.但层裂强度的变化相对复杂一些,样品未发生冲击熔化时,激光功率密度对层裂强度的影响不大,当加载激光强度足够大样品会发生冲击熔化现象,此时样品的层裂强度将下降到14.89 GPa.通过增加模拟系统尺寸,能观测到原子层次上的点阵缺陷,经过位错运动促成微孔洞成核,随后进入细观层次上微孔洞的长大和聚集,最后在宏观层次上由于损伤局域化而导致材料断裂过程.
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