无耦合双子系统下铝静动态本构模型及其应用验证

本文主要探讨了无耦合条件下多子系统静动态统一本构关系在铝材料中的具体应用，特别是针对铝的双子系统静动态统一本构模型。作者通过对铝的实验数据进行深入研究，发现存在两个关键的应变速率临界值ε·c1和ε·c2，这两个临界值对于材料的行为具有决定性影响。 当加载应变速率ε·小于ε·c1时，材料的响应表现为静态行为，其强度不随应变速率的变化而变化，呈现出与时间无关的不可逆行为。这一阶段通常对应于较低的应变速率，例如低于10^-4/s或10^-5/s，文献中往往对此阶段的强度变化较少提及，可能是因为在这个范围内材料表现得相对稳定。 随着ε·逐渐升高，当达到ε·c1后，材料进入一个过渡阶段，即ε·c1到ε·c2之间，此时的强度增长与应变速率有关，但速度相对较慢。这个阶段的特点是动态强度随应变速率的增加而缓慢增加。 当ε·超过ε·c2时，材料表现出显著的动态行为，其强度随应变速率的增加急剧增加。这表明在这个高速应变率区间，材料的强度变化与时间密切相关，且动态响应明显增强。 作者构建的标量形式的双子系统静动态统一本构模型，通过数学推导，精确地捕捉了这种应变速率对材料力学行为的影响，使得模型能够准确描述铝在不同应变速率下的静动态力学行为。模型的有效性得到了与实验数据的对比验证，证明了其在实际工程中的应用潜力。 因此，本研究不仅深化了我们对铝材料在不同应变速率下力学性质的理解，也为材料科学领域提供了更为精细的本构模型，对于设计和分析高精度、高应变率下的铝结构有着重要意义。通过这个模型，工程师可以更准确地预测和控制铝材料在动态载荷下的性能，从而优化材料的使用和设计。