高强铝合金绝热剪切带的损伤机理及自组织行为

以新型轻质装甲材料-2519高强铝合金（F.C.C.）为研究对象，耦合分析绝热剪切带内微裂纹/孔洞演化的观测结果和剪切带内热/力参量演变历史的模拟情形，实验观测和量化分析ASBs的数量及空间分布特征，构建绝热剪切带损伤模型以及与材料参量相关联的ASBs间距/轨迹模型；理论预测并实验验证ASBs自组织行为及其与宏观破坏的相关性，从而诠释绝热剪切损伤机理、ASBs自组织的本质、材料结构参量对ASBs自组织的影响、ASBs自组织与材料宏观破坏的相关性。由此形成将材料科学－损伤力学－现代非线性科学、理论－实验－模拟、细观－宏观等相集成来研究材料绝热剪切带的损伤机理及自组织行为的学术思想，这种知识创新将构筑装甲铝合金的结构优化设计、预测和控制其动态损伤和破坏、提升其动态性能的科学基础。

合金强度提高以后,韧性一般随之降低。对要求损伤容限性能很高的飞机结构材料来说,韧性始终是关键问题之一。高强铝合金断裂的微观机理和提高高强铝合金韧性的途径问题,是我们长期研究的重点。

穿晶破断、穿晶剪切和沿晶开裂是铝合金的3 种基本断裂模式。虽然铝合金有3 种不同的断裂模式,却只有一种基础断裂机理。铝合金的基础断裂机理是微孔形核、长大和聚合。第二相质点在这基础断裂机理中起着中心作用。

沿特定晶体学平面的解理断裂,在铝合金中只在非常特殊的情况下才可能出现,而且常与特定的环境条件有关。环境对铝合金的断裂模式通常有很大的影响。在一般情况下穿晶断裂的合金,此时可能发生沿晶开裂。在某些情况下,环境会改变基础断裂微观机理,出现类解理型断裂 。

全课题已完成预定方案。即采用了宏细微观相结合的方法研究了微孔洞的增长对剪切带破坏所起的作用及其考虑了孔洞的效应以后剪切带的其它性质。成果已发表在国内外著名力学杂志上。如英国的皇家学会杂志Poy. Soci.of Lo nd on, Se ries A,美国的“工程科学”（In t.J. En gngSc i）,美国的“力学研究快讯”，德国的“应用力学进展”（Ar chi ves of Ap Plied Me chanics）“等。受到同行的好评。主要成果有（1）采用了微结构理论研究了位错成核形成宏观缺陷的机理。（2）研究了剪切带中椭圆孔洞增长的规律。（3）研究了含孔洞材料剪切带的正交性条件。（4）研究了温度对孔洞增长的影响。我们的研究工作与目前国际上不同之处在于考虑了孔洞的形状效应肯受力条件为剪切力。所有规律均为第一次获得，为今后研究打下了基础。 2100433B