104 / 2021-04-04 19:09:56

强冲击下金属柱壳中绝热剪切带自组织行为的相场研究

强冲击加载；相场法；绝热剪切局部化；显式相场程序；自组织行为

强冲击加载下的热辅助剪切局部化是金属材料最重要的变形和失效机制之一，广泛存在于爆炸、高速冲击、快速成形、强侵彻等高应变率加载过程中。为了定量研究金属材料的绝热剪切局部化特征和自组织行为，本文发展了基于显式时间积分的动态热弹塑性显式相场法模型，引入了相场演化的梯度损伤参数，利用实验结果对模型进行了参数确认与验证，然后将其应用于金属柱壳结构在内爆和外爆冲击下的绝热剪切失效模拟，捕捉了金属柱壳结构在爆炸冲击载荷作用下的复杂失效模式。详细研究了厚壁圆筒坍塌实验和膨胀环实验中绝热剪切带的自组织行为，定量地描述了绝热剪切带的分布、间距和统计特征，并与理论公式和实验结果定量吻合。