冲击载荷下氧化锆陶瓷的弹脆性损伤本构关系

万林林^1,2，邓泽辉^1,2，邓朝晖^1,2，李乐^1,2

1. 湖南科技大学智能制造研究院2. 湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室

摘 要：基于Split-Hopkinson Pressure Bar（SHPB）实验原理和硬脆材料自身特性,对传统SHPB实验进行改进,开展氧化锆陶瓷动态力学性能研究。研究表明,随着冲击气压的上升,氧化锆陶瓷断口趋于复杂,碎块尺寸分布不均匀,且具有尖锐棱角。氧化锆陶瓷破坏应变极小,约为0.01,其破坏是由于材料内部的起裂、裂纹扩展和连续累积达到一定阶段时产生宏观裂纹所致。在中高应变率下,氧化锆陶瓷为应变率敏感材料,其初始弹性模量、破坏应力与应变率呈正相关。基于损伤力学理论,将弹性模量的退化定义为损伤变量并结合弹脆性损伤模型,建立了一维冲击载荷下氧化锆陶瓷的弹脆性损伤本构模型。利用SHPB实验数据对本构模型进行拟合,确定了氧化锆陶瓷材料弹脆性损伤本构关系,较好地解释了氧化锆陶瓷受一维冲击载荷时应力应变曲线呈现的非线性现象。

关键词：SHPB;氧化锆陶瓷;动态力学性能;本构模型;