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1、冲击载荷下材料的力学性能chongji zaihe xia cailiao de lixue xingneng冲击载荷下材料的力学性能mechanical properties of materials under impulsive load在持续短暂时间的强载荷作用下，材料会发生变形和破坏，相应的组织结构和性能也会发生永久性的变化。冲击载荷下材 料的变形行为，表现为变形同应力、应变率（应变随时间的变化率）、温度、内能等变量Z间的复杂关系，包括屈服应力（见 屈服条件）和流动应力的应变率效应、温度效应及应变率的历史效应等等。描述这种关系可用高压固体状态方稈和各种木构 方稈（见本构关系）。在冲击
2、载荷的作用下，材料有多种动态破坏形式，主要表现在以下儿个方面：局部大变形；温度 效应引起的绝热剪切破坏；应力波相互作用造成的崩落破坏；应变率效应引起的动态脆性。这几方面的力学性能都以各 种时效、热与机械功的耦合以及有限的体积变形和犁性畸变为特征，这些特征有时是同时存在的，有时则某一点更为突出。 冲击载荷在材料中引起的微观纟R织的特殊变化（如动态相变等），有些是不可逆的，在载荷去掉Z后，对材料的力学性能仍 然有明显的影响，这种现象称为冲击载荷的遗留效应。机械碰撞和乞种形式的爆炸载荷是最常见的冲击载荷。它们的强度一般至少都足以引起材料的册性变形，而载荷持续的时 间则从纳秒（如薄膜的撞击和辐射脉冲载
3、荷）、毫秒至秒（如核爆炸或化学爆炸对结构物的载荷）的量级。通常根据受冲击 载荷作用的材料的质点速度 和特征强度（如屈服应力巧）将冲击载荷分为低速、中速、高速三种，受冲击载荷作用的材 料特性也相丿地分为三种：%1 低速冲击载荷QY约为1010 （为材料的密度）。介质变形量不大，以时效现象为主，可用等温近似方法处理。%1 中速冲击载荷砂约为1010。介质发生有限弹册性变形，时效、热与机械功的耦合都比较明显，体积可压缩性也需要考虑，相应地有各种描述变形过程的木构关系。%1 高速冲击载荷丹约为1010。与材料强度有关的诸效应退居次要地位，而以体积压缩变形和热的耦合为主要特 征。介质变形可按照可压缩流体
4、处理，其变形行为可用各种高压状态方稈描述。高速冲击载荷下材料变形的描述材料在高速冲击载荷下的变形行为，通常用以内能、体积和压力为参最的高压固体状态方程描述。这种方程反映I古I体在大体积变形的情况下体积变形功和I占I体内能（物质结构势能和热振动能）之间的关系。米一格吕内森方程是最常用的高斥固体状态方程:口卩）丫E -E （?）C,式中P为压力为体积疋为内能；厂为格吕内森系数;58a2dv为“冷惦；心为“冷呐能，反映晶体点阵的势能。该方程适用于巧 P15石英f超石英15钠长石玻璃直60赤2.5 3.6黄直一恥878奥氏体不镑钢：feebcc15 35铁像合金(68/32): bee-*fee17,
5、 27钻：fee）-*六方3）7TiO,：全红石一萤石型25磴铁矿亦找矿10.516.5中引起的不可逆相变见表2激波在固体中引起的不可逆相变 kc为面心立方奶；bcc为体心立方曲。可以利用激波引起的不可逆相变合成新材料（例如用爆炸法人丁合成金刚冇），也可以作为测量和标定压力的一种手段（例如利川行英相变来测量爆源附近的压力范国）O冲击加载于体心立方金属，常常产生大量的变形挛晶（图6退火低碳钢经受爆炸冲击载荷作用后出现挛晶）0弯品的多少同冲击压力的大小和持续时间有关。面心立方金属除在很高的压力下出现少量弯晶外，一般呈现密集的滑移条纹（图7高猛钢爆炸唤化后的滑移条纹),在冲击载荷作用下，点阵扭lllb位错密度
