硅碳棒在不同加載條件和微結(jié)構(gòu)下的變形
2021-09-04 16:58:32 點擊：
硅碳棒作為重要的陶瓷和半導(dǎo)體材料，在國防軍工、航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域和高壓物質(zhì)科學(xué)等方面具有重要的應(yīng)用研究和科學(xué)價值。本又對動加載下硅碳棒的變形、損傷和破壞等物理力學(xué)行為和特性研究進行了梳理，分別從實驗研究和計算模擬角度概述了硅碳棒在不同加載條件和微結(jié)構(gòu)下的變形與破壞行為研究進展，總結(jié)歸納了硅碳棒材料動態(tài)響應(yīng)相關(guān)研究的若干現(xiàn)存問題，并展望了該領(lǐng)域內(nèi)幾個重要的發(fā)展方向，以期為相關(guān)群體的研究工作提供有益參考?，F(xiàn)代化國防軍工和航空航天等國家戰(zhàn)略領(lǐng)域的發(fā)展與先進材料的進步密不可分。在輕量化、高性能等要求下，陶瓷材料扮演著十分重要的角色。陶瓷材料通常具有高熔點、高硬度、高比強度、高耐磨性和耐氧化等優(yōu)異的物理和力學(xué)特性，在惡劣的服役環(huán)境中，如航空航天設(shè)備、空間站設(shè)備、衛(wèi)星器件、車輛裝甲乃至單兵盔甲防護等領(lǐng)域，具有得天獨厚的優(yōu)勢，擁有廣闊的發(fā)展前景。與此同時，極端服役環(huán)境中常見的高溫、高壓、高應(yīng)變率現(xiàn)象也催生了對重要工程材料在動態(tài)荷載下的物理和力學(xué)性能研究。事實上，材料或結(jié)構(gòu)的沖擊動力學(xué)行為研究自第二次世界大戰(zhàn)以來空前活躍，相關(guān)研究也日益深人。發(fā)展至今，人們對許多材料在動荷載下的響應(yīng)研究都形成了一定的積累。然而，這些研究受各時期社會工業(yè)技術(shù)水平、實驗技術(shù)手段、計算模擬方法以及高性能計算機發(fā)展等的限制而存在一定的不足。隨著人類在地表活動范圍的擴大以及向外太空探索能力的提高，對地球內(nèi)核、外太空星系物質(zhì)以及未來能源的研究更加迫切，對極端高溫高壓和高應(yīng)變率現(xiàn)象的研究興趣與日俱增。(超)高速碰撞行為、(超)高應(yīng)變率現(xiàn)象廣泛存在，例如高速行駛汽車及高鐵的碰撞、裝甲的侵徹、航空航天飛行設(shè)備的碰撞、星際物質(zhì)的碰撞以及各種類型的爆等。沖擊或碰撞速度可達每秒數(shù)百米甚至數(shù)千米，在太空環(huán)境中更高，能夠達到10 km/s以上服役環(huán)境溫度可從數(shù)百攝氏度增加到上千攝氏度甚至更高。實現(xiàn)極端條件(如高壓、高溫、高應(yīng)變率或高速率)的加載方式包括多級輕氣炮匡、磁驅(qū)動裝置、激光驅(qū)動發(fā)射裝置等，例如:美國圣地亞國家實驗室的磁驅(qū)動z機器、中國工程物理研究院的磁驅(qū)動裝置CQ系列、美國國家點火裝置(NIF)6以及中國工程物理研究院的聚龍一號”和“神光=mo等裝置。其中:霍普金森壓桿裝置和輕氣炮驅(qū)動的平板沖擊裝置是最常見的動態(tài)加載實驗設(shè)備，可實現(xiàn)每秒數(shù)十米至數(shù)千米的高速發(fā)射，常用于研究變率為106 s以下的問題;而激光脈沖加載裝置可實現(xiàn)107 s以上的高應(yīng)變率加載。在這些極端高速加載或高溫高壓和高應(yīng)變率荷載作用下，材料的物理和力學(xué)性質(zhì)往往會發(fā)生顯著改變。利用不同的動態(tài)實驗設(shè)備可實現(xiàn)材料在動態(tài)壓縮。zsrider.com
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