绝热剪切带形成机制的多尺度数值模拟研究

高应变率加载下绝热剪切带形成与演化是延性金属材料损伤的一种重要机制，也是固体力学、材料物理、武器物理和空间物理的前沿研究课题。由于绝热剪切带的形成与演化是一个从微观缺陷发展到宏观损伤的多尺度过程，并在剪切带内存在相变或熔化等效应，宏观数值模拟方法对该问题的研究存在许多困难。本项目将发展宏、微观相结合的多尺度数值模拟方法，并利用该方法深入研究绝热剪切带形成与传播的微观机制；计算系统应力-应变曲线、应力、应变和温度场分布，研究剪切带内微结构(孪晶、非晶、位错等)的演化和材料损伤模式（脆性到延性）的转换机制，分析材料固有微缺陷（空洞、裂纹、晶界等）对剪切带形成的影响，探讨合理的剪切带形成判据，深化对冲击加载下宏观损伤认识。

本项目针对强冲击下金属材料绝热剪切带的微、介观机制这一国际前沿问题开展研究，完成项目研究目标。在多尺度连接技术、耦合微观-介观-宏观的多尺度数值模拟程序、绝热剪切带的微观机制、各种缺陷对绝热剪切带形成的影响、以及绝热剪切带形成判据等方面开展了大量的数值模拟研究，取得了丰富研究成果。完成国内第一个适合强冲击的并发耦合多尺度数值模拟软件GeMMS，并取得国内软件著作权登记；国际上第一个建立了基于原子力场的材料塑性本构模型；提出了新的绝热剪切带临界能流判据；系统开展多种微缺陷的金属材料载冲击加载下剪切带数值模拟研究，揭示了微缺陷与绝热剪切带形成过程的影响机制。在力学领域顶级期刊（如Inter.J.Plasticity, J.Mech.Phys.Solid ）发表SCI期刊论文17篇。