磁驱动冲击与斜波复合加载实验技术及数据处理方法研究

Combining the characteristics of shock compression and ramp wave compression, to realize a new thermodynamic path controllable impact-ramp loading experimental technique for material properties investigating off-principle and in wide pressure and temperature range, can provide a new way to study on the thermodynamic path dependent behaviors of materials such as high temperature and high pressure EOS modification and phase transition mechanism research etc.. Based on the magnetically driven experimental device, the project intends to establish a new thermodynamic path controllable impact-ramp loading experimental technique. By the output pulse adjustment and the load regional structure design and optimization, a quasi-isentropic compression loading method is changed to the shock-isentropic compression loading method in which the shock amplitude could be controlled. The iterative Lagrange analysis (ILA) data processing method will be established and improved to realize experimental data processing even when the problems of weak shock wave and impedance mismatch between the samples and windows, which can enhance the understanding of the law of propagation wave under complex thermodynamic path loading and expand the research ability of material properties in wide pressure and temperature range.

结合冲击压缩和斜波压缩加载技术的特点，实现可控的冲击-斜波热力学路径动态加载，探索偏离基本参考线的宽广热力学空间内材料的动力学行为，可为目前材料高温高压状态方程的修正、材料相变机制研究等过程相关的材料的热力学行为研究提供新的研究途径。. 项目基于磁驱动实验装置，建立热力学路径可控的冲击-斜波压缩动力学加载实验技术，通过脉冲输出功率的调整以及基于材料动力学特性的负载区域结构设计与优化，实现将单一的准等熵压缩加载方式提升为冲击幅值可控的冲击-准等熵压缩加载。建立和完善基于迭代拉格朗日分析（Iterative Lagrangian Analysis）的数据处理方法，实现被测样品与窗口阻抗失配、弱冲击等问题的数据处理。提升对复杂热力学路径加载下材料中波传播规律的深入理解，拓展宽广压力和温度区间材料物性的研究能力。

材料在宽广的压力和温度区间的物性研究是认识自然界各种复杂热动力学过程的有效手段，目前的高压动力学加载手段基于冲击压缩加载技术和斜波压缩加载技术，可实现材料的冲击加载和斜波加载，获得沿雨贡纽线和准等熵压缩线的材料状态、相变和材料强度等信息。然而，对于偏离基本参考线的宽广热力学空间，材料往往经历多种状态，表现出单一热力学路径下不一样的力学行为，很难在单一的冲击加载下实现。结合冲击压缩和斜波压缩加载技术的特点，实现可控的冲击-斜波热力学路径动态加载，探索偏离基本参考线的宽广热力学空间内材料的动力学行为，对于目前材料高温高压状态方程的修正、材料相变机制的研究、实验天体物理等研究具有重要意义。. 项目基于磁驱动实验装置，将冲击加载和斜波压缩加载结合，建立热力学路径可控的冲击-斜波压缩动力学加载实验技术，通过脉冲输出功率的调整以及基于材料动力学特性的负载区域结构设计与优化，实现将单一的准等熵压缩加载方式提升为冲击幅值可控的冲击-准等熵压缩加载，相关实验技术应用于金属材料锆的相变研究、高能炸药RDX的动力学特性研究、PMMA材料的动力学响应研究，结合建立的基于迭代拉格朗日分析（Iterative Lagrangian Analysis）的数据处理方法，实现被测样品与窗口阻抗失配、弱冲击等问题的数据处理，获得了锆、RDX晶体相变相关信息，获得了研究对象在动载下偏离基本参考线的热力学空间的动力学响应数据。相关研究结果提升了对复杂热力学路径加载下材料中波传播规律的深入理解，拓展了宽广压力和温度区间材料物性的研究能力。