韧性材料冲击拉伸碎裂中的碎片尺寸分布规律

• 作者: 周风华 胡时胜 郑宇轩 陈磊
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 韧性材料 膨胀环 尺寸分布 韦伯分布 碎片尺寸"量子化"
• 年，卷（期）: 2013,（4）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 580-587
• 页数: 8页
• 分类号: O346.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-12-338

摘要

利用有限元方法模拟韧性金属圆环高速膨胀过程中的碎裂过程,获得不同初始膨胀速度下碎片的样本集合.通过对碎片的尺寸进行统计分析发现:(1)无论初始膨胀速度如何,碎片的归一化尺寸分布具有相似性,可以用一个具有初始阈值的Weibull分布描述,近似地,这个分布还可以简化为Rayleigh分布；(2)碎片尺寸的累积分布曲线呈现阶梯特性,表现出较明显的“量子化”特性.在上述发现基础上,建立一个Monte-Carlo模型:碎裂点来自于颈缩点,颈缩之间的间距满足某种连续的Weibull分布,而碎片的尺寸为随机的若干个颈缩间距之和.概率模拟表明:除非早期的颈缩间距分布很宽,否则选择的离散性必然导致碎片尺寸分布呈现某种量子化特性.采用L04工业纯铝和无氧铜试件进行了爆炸膨胀碎裂实验,回收得到的碎片尺寸分布结果与理论分析基本一致.