二维模拟揭示Monel合金/Cu爆炸复合过程的关键特性

本文主要探讨了Monel合金与铜(Cu)爆炸复合棒的二维数值模拟方法，使用了非线性显式动力学软件AUTODYN-2D进行仿真。爆炸复合是一种快速、高温的冶金结合工艺，它通过高速撞击实现金属间材料的层叠。研究者针对这种特殊的加工过程进行了深入模拟，重现了爆炸复合的关键特征，如射流产生和波形界面的形成。 在模拟过程中，研究人员成功地模拟了碰撞区域内的压力、速度、应力、等效塑性应变、应变率以及温度分布。这些动态参数的模拟结果与理论计算相吻合，揭示了爆炸复合过程中物理现象的精确细节。特别是在复合界面附近，发现存在一层剧烈的剪切变形区，这表明界面区域的应力状态非常复杂。 温度分布结果显示，爆炸复合过程中碰撞点和射流的温度达到了基体铜的熔点，证实了爆炸复合作为一种冶金结合方式，能够使材料在极高温度下实现熔融并结合。同时，界面两侧存在明显的温度梯度，形成了热影响区，这在材料性能、微观结构和后续处理等方面可能产生显著影响。 前言部分提到，爆炸复合作为一种创新的加工技术，自诞生以来受到了广泛关注。尽管实验研究和理论分析已经取得了一定成果，但数值模拟方面的报道相对较少。爆炸复合的瞬时性和非接触性特性使得实验研究难以全面解析，因此数值模拟成为理解爆炸复合过程及其机制的重要工具。 Akihisa、Grignon和Meyers等人分别使用不同的数值模拟软件，如二维有限差分法、Raven软件和AUTODYN软件，对爆炸复合进行了模拟和验证，他们的研究为优化复合工艺和理解爆炸复合现象提供了宝贵的数据支持。此外，王建民的研究还结合了非线性有限元软件MSC.Dytran，进一步丰富了爆炸复合数值模拟的方法和应用。 这篇论文通过二维数值模拟深入研究了Monel合金与Cu爆炸复合的过程，揭示了其特有的力学行为和温度分布特性，为优化该工艺过程以及深入理解爆炸复合的机理提供了重要的理论依据。这对于改进现有复合材料的设计和生产具有实际意义。