延性金属沿着加载-再加载路径的剪切模量和屈服强度的实验研究

本申请根据本构关系的内涵，论述了单轴应变载荷下的本构关系的实验研究方法。结合申请者在前期自然科学基金项目中取得的结果和需要继续研究的问题，针对延性金属材料提出了单轴应变本构关系的实验研究内容。详细阐述了采用最新发展的"反向撞击法"加载技术、双层组合飞片技术、激光干涉速度剖面测量技术、以及同时测量声速和粒子速度剖面的原位测量技术，获得沿着加载- - 再加载下路径的声速及剪切模量的方法；结合前期自然科学基金研究中得到的沿着加载-卸载路径的声速变化规律及剪切模量方程，获得延性金属材料在强冲击压缩单轴应变加载下的屈服强度及其变化规律；建立不同于传统SCG模型的新型本构关系；研究将该本构方程导入自行编制的计算程序的方法，再现加载-卸载和加载-再加载过程的波剖面精细结构。本申请针对前期研究中发现的锡的固-固相变对材料强度特性的影响进行了讨论，提出了相关探索性研究工作的内容。

用双层组合飞片和阻抗梯度飞层技术重点研究了LY12铝合金经冲击加载-再加载和冲击加载-卸载作用的准弹-塑性响应特性。用双屈服面法测量了LY12铝在~20、34和38GPa冲击压力下的剪切模量、剪应力和屈服强度；结果表明：. 双屈服面法在测量屈服强度方面具有独特的优势，这种方法基于弹-塑性屈服的定义，不仅能得到Hugoniot状态的剪应力，而且能得到屈服强度和剪切模量。LY12铝的屈服强度与国外发表的铝合金在磁驱动准等熵加载下的屈服强度一致，大约是轴向应力的2%，且随加载应力单调增大。经准弹性卸载到达下屈服面时剪切模量趋于零，但再加载屈服时的剪切模量明显不等于零，其原因有待进一步探讨。Hugoniot状态的剪应力与冲击压力之比小于0.5%，且该剪应力随冲击压力的变化趋势不同于屈服强度的变化趋势。. 上述结果表明：Hugoniot状态不在屈服面上。从冲击波阵面到波后Hugoniot状态应变率的急剧下降可能是Hugoniot状态偏离屈服面的主要原因。. 测量了锡发生bct-bcc冲击相变前后的屈服强度：相变前后屈服强度和剪切模量差不多均增大了一倍；在锡的冲击熔化固-液混合相区，剪切模量随冲击压力逐步减小，直到完全熔化时变为零。