陶瓷材料动态力学性能及本构模型研究开题报告

1. 研究目的与意义

在高新技术领域中，陶瓷材料的应用一直表现出一种强劲的发展势头，而这一强劲发展势头中所包含的重要工作之一则是对陶瓷材料力学行为的深入了解。

陶瓷材料具有高强度、高硬度、高声速、低密度等特性，在军用防护装甲中得到广泛应用，世界上许多先进坦克的防护装甲中都采用了陶瓷材料，因而陶瓷材料的破坏往往会以一种灾难性的方式突然地发生。

通过研究陶瓷材料的动态力学性能，可以准确地了解到陶瓷材料在冲击载荷的作用下，应变率引起的材料力学性能的改变。

2. 国内外研究现状分析

王璀轶采用入射波整形技术对al2o3陶瓷进行了分离式霍普金森压杆恒应变率动态压缩试验研究，获得了al2o3陶瓷在应变率低时的动态力学行为不具有应变率效应，其动态弹性模量在不同应变率下较为稳定且与静态模量相近，约为360gpa；al2o3陶瓷的断裂强度在低应变率下也较为稳定，约为3300mpa。

张晓晴采用改进的shpb实验方法对al2o3陶瓷的动态力学性能进行了研究，得到了材料材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线。

结果表明，al2o3陶瓷为脆性材料，其动态应力应变呈非线性关系；在较高的应变率范围内，陶瓷材料的动态应力应变关系式与应变率相关的；材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变随应变率的增大而增大。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：1.掌握陶瓷材料的力学性质，了解陶瓷材料的动态性能测量技术的发展现状；2.理解分离式霍普金森压杆测量实验的基本原理及基本方程；3.分析高应变率条件下陶瓷材料动态实验数据；4.根据实验结果，得出陶瓷材料三次多项式本构模型。

研究计划：第1周：理解毕业设计环节，熟悉毕业设计任务内容；第2-4周：查阅文献资料，撰写开题报告，撰写文献综述；第5-6周：调研，拟定总体实验方案；准备和学习EXCEL或ORIGIN、ANSYS分析软件；第7-12周：进行实验，记录数据并对数据进行分析；第13-15周：撰写毕业设计；第16周：做好答辩工作，并进行毕业答辩。

4. 研究创新点

利用SHPB装置对陶瓷材料进行动态力学性能实验，并拟合陶瓷材料的Johnson-Cook模型参数，建立本构模型；揭示陶瓷材料的动态力学性能。