1、與延性材料相比，陶瓷材料因其高強度、高硬度、抗高溫以及低密度等優(yōu)良的物理力學(xué)性能已成為一種常用的輕質(zhì)裝甲防護材料，廣泛地應(yīng)用于國防建設(shè)和軍事科學(xué)領(lǐng)域。脆性陶瓷材料在強動載下的力學(xué)響應(yīng)和破壞行為與其抗沖擊性能密切相關(guān)，一直是沖擊動力學(xué)界的一個重要研究領(lǐng)域。目前，對陶瓷材料沖擊壓縮破壞行為的研究多集中在實驗工作和唯象認(rèn)識，尚缺乏統(tǒng)一的理論模型對其破壞機理和演化過程的物理本質(zhì)進行描述。因此，深入研究陶瓷材料的沖擊壓縮破壞行為可為陶瓷防護裝甲設(shè)

2、計和優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價值。
　　論文在充分調(diào)研陶瓷材料在強動載作用下力學(xué)響應(yīng)和破壞行為分析等諸多關(guān)鍵問題研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，以A95氧化鋁陶瓷為主要研究對象，采用實驗研究、理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的手段系統(tǒng)地研究了陶瓷等脆性材料在沖擊壓縮下的波動過程以及破壞力學(xué)行為，對陶瓷材料的沖擊壓縮破壞機理以及演化形式進行了詳細的論述和分析。本論文的主要的研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　1.對陶瓷類脆性材料在沖擊加載下的

3、破壞形式、動態(tài)損傷模型以及實驗技術(shù)和測試手段等研究成果進行了回顧。著重考察了玻璃、陶瓷中以破壞波形式為代表的沖擊壓縮破壞現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀，對破壞波的物理力學(xué)特性以及形成和傳播的物理機制等進行了綜述。
　　2.設(shè)計完成了氧化鋁陶瓷雙點樣品平板沖擊壓縮實驗，利用VISAR測試系統(tǒng)測量了不同厚度的氧化鋁陶瓷試件的自由面速度歷程，并對沖擊回收試件進行了金相分析。結(jié)合實驗結(jié)果對氧化鋁陶瓷的非彈性響應(yīng)及破壞特性進行了分析，得出在本實驗沖擊壓力下

4、試件發(fā)生了強烈的破碎現(xiàn)象，其破壞模式主要由微裂紋的成核、擴展過程主導(dǎo)，并未發(fā)生明顯的塑性變形。
　　3.在回顧Hugoniot彈性極限初始定義的基礎(chǔ)上，聯(lián)系陶瓷材料的破壞特性，采用Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則建立了陶瓷材料的Hugoniot彈性極限與剪切強度的關(guān)系表達式；結(jié)合已有的實驗結(jié)果探討了沖擊強度、應(yīng)變率以及材料細觀結(jié)構(gòu)對Hugoniot彈性極限演化規(guī)律的影響。
　　4.研究了無限彈性介質(zhì)中含偏斜波動模式的應(yīng)力波理

5、論，對體積波、偏斜波和旋轉(zhuǎn)波的波動方程性質(zhì)、運動學(xué)行為特性以及對應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)進行了分析。將該應(yīng)力波理論應(yīng)用到平板沖擊壓縮狀態(tài)，得到該狀態(tài)下材料內(nèi)存在體積波和偏斜波兩種波動模式，利用間斷面理論研究了體積波和偏斜波的傳播過程及界面效應(yīng)。
　　5.基于修正的應(yīng)力波理論，并聯(lián)系陶瓷材料細觀非均勻性結(jié)構(gòu)特征，給出破壞波形成的物理機制：1）材料內(nèi)部要具有一定的細觀非均勻性，即包含原生的微裂紋、微孔隙等缺陷；2）沖擊壓縮加載下，材料內(nèi)須產(chǎn)生足夠

6、的偏斜變形能或剪切變形能，即偏斜波的強度要超過材料的破壞閾值。結(jié)合破壞陣面?zhèn)鞑サ募氂^物理機制，探討了破壞波傳播過程中的能量轉(zhuǎn)化機理，指出破壞波過后材料中的偏斜變形能逐漸轉(zhuǎn)化為體積變形能。
　　6.根據(jù)跨越破壞陣面控制材料力學(xué)行為的偏微分方程類型轉(zhuǎn)變分析以及聯(lián)系破壞波的傳播特征，認(rèn)為破壞波的傳播過程應(yīng)為一個擴散過程，而非傳統(tǒng)的波動過程。建立了以表征材料損傷及破壞的微裂紋濃度為傳播特征的擴散控制方程及相應(yīng)的動態(tài)本構(gòu)模型，進一步數(shù)值模擬