基于X射线相衬成像的ITO玻璃动态损伤破坏特性研究

《基于X射线相衬成像的ITO玻璃动态损伤破坏特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号:TB32密级：公开西南交通大学研究生学位论文基于X射线相衬成像的ITO玻璃动态损伤破坏特性研究年级：二〇一五级姓名：周彦辉学位级别：工程硕士学科专业：材料工程指导老师：罗胜年教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TB32U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisInvestigationsontheDynamicFractureCharacteristicsofITOGlassBasedontheX-rayPhaseContrastImagingGrade:2015Candidate:ZhouYanhuiA

2、cademicDegreeAppliedfor:MasterSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:Prof.LuoShengnianMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要材料在动态冲击下的行为与准静态有很大不同。通过X射线相衬成像（X-rayPhaseContrastImaging）和光学成像的方式，在分离式霍普金森压杆（SplitHopkinsonPressureBar）上研究了ITO（IndiumTinOxide）玻璃的动态损伤和破坏过程。首先介绍了弹性波控制方程这一应力波理论的基础，进而从理论上解释了SHP

3、B装置的原理，并且简要介绍了SHPB装置的发展、存在的问题以及相应的解决办法。针对SHPB实验中试样加载初期应力不均匀和难以实现恒应变率加载这两大难题，选取有机玻璃作为实验材料，讨论紫铜整形器以及子弹速度对入射脉冲波形的影响。在入射杆前端加紫铜整形器，利用其塑形变形来延长入射脉冲的上升沿升时，延缓试样的破坏时间，进而满足试样加载过程中应力平衡和变形均匀的条件。实验结果及分析表明，整形器的使用确实能改善入射波形，获得理想效果。通过XPCI和光学成像模式的对比，证明了XPCI在揭示脆性材料动态破坏过程中裂纹的萌生扩展等方面的优势，归因于其强穿透性和高分辨率。玻璃样品的预损伤引起其破坏强度的分散性较

4、大。大量的灰度统计分析了样品的损伤演化过程。相比理论预测，较低应变率加载下损伤度有不增反而减的现象发生。成像表明这是由于部分主裂纹经历了长大、闭合和再扩展过程。这可能是由应力波和裂纹尖端的相互作用引起的。然而，在较高的加载应变率下，损伤度则不会有停滞期。这是由于边缘缺陷和体缺陷处裂纹同时成核，加速了试样的损伤破坏过程。样品彻底破碎图中可见大量的翼型裂纹，它们补充了能量消散的方式。对回收的碎片进行电镜分析，能观察到河流花样，是脆性材料加载破坏的典型特征。背散射模式表明断面没有明显的成分异质。同时在碎片的断面能观察到微孔和凸起。关键词：SHPB；脉冲整形；X射线相衬成像；ITO玻璃；损伤破坏西南交

5、通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractThebehaviorofamaterialunderdynamicshockistremendouslydifferentfromquasi-static.DynamicdamageandfractureofaconductiveglassareinvestigatedusingasplitHopkinsonpressurebar,implementedwithinsituX-rayphasecontrastimagingandopticalimagingforcomparison.Inthispaper,thebasicsofthestres

6、swavetheoryofelasticwavecontrolequationareintroducedfirst,andthentheprincipleofSHPBdeviceareexplained,andthedevelopmentofSHPBdevice,existingproblemsandcorrespondingsolutionsarebrieflyintroduced.Inviewofthesetwodifficultiesintheinitialstressofspecimenloadingandthedifficultyofconstantstrainrateloading

7、inSHPBexperiments,organicglasswasselectedastheexperimentalmaterialtodiscusstheeffectofthecoppershaperandtheimpactbarspeedontheincidentpulsewaveform.Inthefrontendoftheincidentbar,differentredcopperpiec