绝热剪切断裂瞬间演变历程与绝热剪切敏感性评估研究

结合重大工程需求，以航天/空飞行器用典型合金为对象：.构建计及绝热剪切损伤的热粘塑性本构方程，利用先进的MLPG方法,捕捉剪切带内裂纹萌生/聚合及相伴的温度/应力/应变场演变的瞬间信息；再现ASBs的形核、屏蔽、湮灭、分岔等瞬间自组织现象以及材料参量的影响规律；.利用所设计的以绝热剪切破坏为主的厚壁圆筒压缩动载实验，实现近乎"连续地"观测并定量表征不同应变下ASBs自组织以及与此相伴的剪切带内裂纹演变特征；.耦合分析实验与模拟结果：廓清绝热剪切断裂演变历程并建立其与宏观破坏的相关性规律，诠释剪切带损伤断裂历程与机制，阐明ASBs自组织历程和机理；由此构建考究多条剪切带自组过程、关联材料参量的绝热剪切敏感性表征指标和测试方法。.形成了交融多学科理论知识，实现理论-实验、细观-宏观有机结合的创新思想，将丰富和发展材料动态损伤断裂理论，构筑优化材料结构设计、提升其动态性能的科学基础。

背景、方向：.绝热剪切带（adiabatic shear bands，ASBs）的形成是材料动态损伤断裂的一种重要方式。ASBs 是微裂纹/孔洞择优形核的场所及聚合、长大的路径，当微裂纹扩展为宏观裂纹时，ASBs 成为断裂的“快捷”通道， 最终导致材料低韧性断裂、甚至突发性断裂事故。国家重大工程迫切需要开展金属的动态损伤断裂的研究工作，以期从合金结构设计入手，调控和评估其在可能的高速撞击过程中的绝热剪切断裂行为。.主要内容： .（1）结合国家重大工程需求，以2195 铝锂合金、7055 铝合金、Ti-1300钛合金等为研究对象，经形变和热处理，获得具有不同状态（结构和性能）的样品； 经动态加载，制备不同阶段（即不同应变下）的绝热剪切损伤断裂试样。.（2）借助EBSD技术观测分析钛合金绝热剪切区域应变场分布规律，探明其和裂纹扩展的相互关系。 .（3）利用计算机数值模拟方法，充分考虑材料自身结构的影响，对多条ASBs的择优形核、非线性相互作用而生长的自组过程进行定量模拟再现分析；.（4）耦合实验结果，诠释材料结构及表面缺陷等参量对ASBs自组织过程的影响规律；建立绝热剪切断裂演变历程和材料宏观破坏的相关性规律。 .（5）在上述工作基础上，构建材料绝热剪切敏感性的测试方法和原理。 .重要结果：.（1）利用数值模拟方法，再现ASBs 的形核、屏蔽、湮灭、分岔等瞬间自组织现象以及材料参量的影响规律； .（2）利用所设计的以绝热剪切破坏为主的厚壁圆筒压缩动载实验，实现近乎“连续地”观测并定量表征不同应变下ASBs 自组织以及与此相伴的剪切带内裂纹演变特征；.（3）耦合分析实验与模拟结果：廓清绝热剪切断裂演变历程并建立其与宏观破坏的相关性规律，阐明ASBs 自组织历程和机理；构建了考究多条剪切带自组过程、关联材料参量的绝热剪切敏感性表征指标和测试方法。 .（4）揭示了铝合金及钛合金绝热剪切区域的微观结构特征和演化机制。.关键数据：.（1）发表国外论文共10篇，其中：SCI影响因子大于2的论文8篇；.（2）连续3年所培养的硕士研究生的学位论文被遴选为“湖南省优秀硕士学位论文”；.（3）获湖南省自然科学二等奖1项。.科学意义：.丰富和发展了材料动态损伤断裂理论，对优化材料结构设计、提升动态性能具有理论指导意义。