强冲击作用下疏松锡的动态响应特性

摘要

金属材料在多次强冲击加卸载过程中的复杂动力学行为研究在惯性约束核聚变、冲击防护等领域具有重要的应用价值.多次冲击加载下,材料内部除冲击波与物质相互作用外,还包含首次加载形成的破碎体中颗粒间相互作用,研究三维分布状态已知的疏松材料冲击动态响应将有助于认识该问题.本研究以典型尺度为微米、亚毫米、毫米,初始状态清晰的三种疏松锡为实验样品;采用X光照相、激光干涉测速、可见光高速分幅照相等测试技术;实验观测了10 GPa量级冲击波作用下3种疏松锡的动力学响应.结果显示,激波过后破碎体不能被完全压实,表面产生大量远高于理论自由面速度的喷射物;波后密度、高速喷射物的状态与初始疏松态密切相关.采用SPH方法对实验结果进行了数值模拟分析,揭示了波后材料分布特征及产生高速喷射物的机理.