在高速冷喷过程中剪切不稳定性和局部化:对粒子碎片化和结合机制的影响

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 计算力学 计算力学 计算力学
• 物理 物理学 物理

背景情况:

• 了解高速冲击对于材料加工和性能至关重要.
• 在高拉变速率下,界面现象和变形动态带来了复杂的挑战.
• 现有的模型可能无法完全捕捉极端条件下的粒子-基板相互作用的细微差别.

研究的目的:

• 为了研究在铜基板上的高速铜颗粒冲击期间的变形行为和界面现象.
• 开发一种基于物理学的增强模型,包含离散位移动态,以提高模拟准确度.
• 阐明粒子-基底界面的结合,碎片化和不稳定性背后的机制.

主要方法:

• 用有限元法 (FEM) 模拟来建模撞击过程.
• 离散脱位动力学 (DDD) 模拟增强了基于物理的模型.
• 单元厚度模型被用来专门分析接口粘接机制.
• 损害启动和进化规律被应用来识别剪切局部区域.

主要成果:

• 由于应变速率差异而观察到波形基板形成.
• 界面不稳定性和剪切定位被确定为结合和碎片化的关键.
• 剪切粘度的增加导致了热软化,增强变形,材料喷射和不稳定.
• 拖动系数的变化严重影响了接口稳定性和颗粒平.
• 阿迪亚巴斯切尔不稳定性和局部化发生在界面和粒子内部,受冲击速度的影响.

结论:

• 该研究提供了对高速铜冲击中变形和界面现象的详细了解.
• 增强的DDD模型成功地描绘了诸如不稳定性和剪切定位等复杂特征.
• 剪切局部化是粘合和碎片化的关键前体,受到冲击速度和粘度等冲击参数的重大影响.