延性金属强冲击层裂的物理力学机制与数值模拟:从孔洞演化到多尺度建模

王宁涛 马方哲 朱银波 王裴 吴恒安

王宁涛, 马方哲, 朱银波, 王裴, 吴恒安. 延性金属强冲击层裂的物理力学机制与数值模拟:从孔洞演化到多尺度建模[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261141
引用本文: 王宁涛, 马方哲, 朱银波, 王裴, 吴恒安. 延性金属强冲击层裂的物理力学机制与数值模拟:从孔洞演化到多尺度建模[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261141
WANG Ningtao, MA Fangzhe, ZHU Yinbo, WANG Pei, WU Hengan. Physical Mechanisms and Numerical Modeling of Shock-Induced Spallation in Ductile Metals: From Void Evolution to Multiscale Modeling[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261141
Citation: WANG Ningtao, MA Fangzhe, ZHU Yinbo, WANG Pei, WU Hengan. Physical Mechanisms and Numerical Modeling of Shock-Induced Spallation in Ductile Metals: From Void Evolution to Multiscale Modeling[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261141

延性金属强冲击层裂的物理力学机制与数值模拟:从孔洞演化到多尺度建模

doi: 10.11858/gywlxb.20261141

Physical Mechanisms and Numerical Modeling of Shock-Induced Spallation in Ductile Metals: From Void Evolution to Multiscale Modeling

  • 摘要: 金属材料在强冲击载荷作用下发生的层裂破坏,本质上源于微孔洞的成核、生长与汇合等多尺度损伤演化过程。本文围绕孔洞主导的细观机制,对延性金属层裂行为的理论模型与数值模拟研究进展进行了系统综述。首先,总结了孔洞成核机制从第二相粒子诱导的非均匀成核向均匀成核、位错发射及空位聚集等多机制协同发展的演变过程;其次,梳理了孔洞生长模型从经典空化不稳定理论向考虑黏塑性、微惯性及应变率效应的动态模型的发展;进一步,对孔洞汇合过程中局部化变形与损伤失稳的理论描述进行了归纳。在此基础上,综述了分子动力学、有限元、流体动力学、相场法与近场动力学等多种数值方法在层裂模拟中的应用与特点,并分析了多尺度建模在连接微观机制与宏观响应方面的关键作用。最后,面向该领域当前研究在真实微结构表征、极端应变率下动力学机制、孔洞集体效应及跨尺度耦合等方面的挑战,对未来发展方向进行了展望。本文有助于加深对金属层裂跨尺度物理本质的认识,并为高应变率条件下的损伤预测与模型发展提供参考。

     

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  • 网络出版日期:  2026-09-21

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