金属材料绝热剪切带形成机制及多尺度模拟研究进展

• 作者: 李建国 豆清波 索涛
• 来源期刊: 科学通报
• 关键词: 高应变率变形 冲击失效 绝热剪切带 失稳机制 多尺度模拟
• 年，卷（期）: 2021,（32）
• 所属期刊栏目: 力学
• 页码范围: 4081-4097
• 页数: 17页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/TB-2021-0368

摘要

韧性金属受冲击时,绝热剪切带(adiabatic shear band,ASB)成为一种重要的变形失效机制.力-热耦合作用下,在极窄的区域内热塑性失稳的发生使得裂纹沿带内或边界迅速扩展而引发失效.在时空上,ASB极端的小尺度给实验研究带来了巨大的挑战.长久以来,学界仍尚未全面认识这一特殊的力学行为,但大量研究工作仍取得了诸多突破性的进展.在实验方面,高速、高分辨率测试技术的应用令人们更加清楚地看到ASB起始和扩展的过程,进而认识到不同影响因素的作用,特别是厘清绝热温升与局部变形之间的关系等.同时,近年来学者已经归纳出多种解释ASB发生的软化机制.此外,在数值分析方面,也提出了很多种有效的模拟方法帮助我们理解ASB的形成过程.除了宏观尺度模型,在不同微观尺度模型中引入各种微观机理的作用,独立地研究不同微观变量对动态力学行为的影响,能够极大地促进人们对ASB的认识.本文结合西北工业大学冲击动力学与工程应用研究团队近年来针对绝热剪切失稳行为取得的多项研究成果,总结了其他多种针对不同微观特征金属材料所提出的ASB形成机理,系统地梳理了目前应用于ASB研究的多尺度模拟方法及其研究进展.最后,对该研究领域存在的问题和未来重点关注的研究方向进行了讨论和展望.