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超高速撞击下石英玻璃的热力学-力学耦合模型。(英语) Zbl 07337979
小结:由于实验观察到的从高压特性到高速冲击的相变,再加上材料的不可逆致密化,硅基玻璃可能具有反常的高抗超高速冲击性能,这导致了一种高效的动能吸收机制。为了捕捉石英玻璃在超高速撞击中的这种特殊行为,在热力学框架下建立了一个具有内部状态变量的热-机械耦合模型。除了压力诱导致密化(相变)外,该模型旨在捕捉温度急剧升高、应变率敏感性和材料破碎/粉碎的影响。该模型基于变形梯度乘性分解为热弹性和塑性部分。石英玻璃不可逆致密化的特征是塑性体积应变,这是一个基本的内部状态变量,与相变引起的分子结构重排有关。采用临界状态塑性模型结合损伤演化描述塑性变形的演化过程。在没有损伤的情况下,弹性域完全由完整的石英玻璃的分子动力学模拟得到。随着损伤的演化,原子信息弹性域平滑地收缩到另一个临界状态塑性弹性域,作为材料破碎/粉碎状态的颗粒描述。考虑热机械耦合,其中温度上升是由于机械耗散,而机械行为取决于温度通过热软化。此外,该模型能够捕捉到弹丸-目标接触界面附近材料的延性行为(由于高压而显著致密化)和其他地方表现出的特征性脆性行为。这是通过引入基于损伤热力学驱动力的脆性损伤初始准则来实现的,该准则类似于基于能量释放率的裂纹扩展准则。模型中的本构函数和材料参数由分子动力学模拟确定。该模型已在显式热力耦合有限元程序中实现,并在超高速撞击实验中得到验证。
理学硕士:
74-XX号 可变形固体力学
76-XX号 流体力学
PDF格式 BibTeX公司 引用
全文: 内政部
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