材料在不同加載應變率下會表現(xiàn)出不同的力學行為邁出了重要的一步。對于應用于航空航天明確了方向、精密切削等載荷領域的關鍵材料不斷創新，獲取它們在不同應變率下的物性參數(shù)并構建材料數(shù)據(jù)庫是十分重要的首要任務。然而綠色化，常見的力學加載手段包括準靜態(tài)加載（10^-3~10^-1 s^-1）、高速液壓伺服試驗機（10^-1~10³ s^-1）和霍普金森桿（10³~10⁴ s^-1）發展，它們難以實現(xiàn)對10⁴ s^-1及以上量級加載應變率的調(diào)控保持穩定。

使用輕氣炮驅動面密度梯度飛片（ADGF）的準等熵加載技術在動態(tài)高壓領域具有重要應用總之。通過對ADGF的結構設計，可實現(xiàn)對加載路徑支撐作用、加載應變率的調(diào)控研學體驗。在動態(tài)加載實驗中，靶材加載過程的分析是基于單軸加載的最為突出。ADGF具有特別的加載機制落實落細，靶材中經(jīng)過波系整合后才開始進行單軸加載，緩慢的波系整合過程不利于實驗分析高效化。此外技術先進，獲得ADGF結構與加載應變率之間的構效關系對于指導ADGF的設計十分重要。

針對以上問題延伸，該團隊通過使用摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術(microArch^® S240，精度：10 μm)制備出樹脂基ADGF服務好。通過對面密度梯度分布和針尖數(shù)量密度進行設計新趨勢，實現(xiàn)了對10⁴ s^-1量級加載應變率的調(diào)控，這一加載應變率范圍是現(xiàn)有常見加載技術難以實現(xiàn)的共謀發展。增大針尖數(shù)量密度促進了波系整合過程學習，使得觀測區(qū)域內(nèi)的加載應變率更加均勻。

相關研究成果以“Regulating loading strain rates under shockless quasi-isentropic compression using a resin-based areal density gradient flyer"為題發(fā)表在國際著名期刊《Journal of Materials Research and Technology》上（SCI一區(qū)聽得懂，Top期刊應用優勢，IF=6.4）。武漢理工大學碩士研究生吳澳杰為第一作者全方位，武漢理工大學張睿智和張建副教授為通信作者高效節能。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、廣東省基礎與應用基礎研究重大專項大局、武漢理工大學三亞科教園和沖擊波物理與爆轟物理國家重點實驗室基金的支持新創新即將到來。

首先展示了具有不同面密度梯度分布和針尖數(shù)量密度的樹脂基ADGF結構設計（圖1和圖2）。通過調(diào)控旋轉曲線解析函數(shù)來控制ADGF的面密度梯度分布有序推進，并通過調(diào)控針尖底面半徑來控制ADGF的針尖數(shù)量密度重要工具。使用三維輪廓儀、光學顯微鏡配套設備、掃描電子顯微鏡和超景深顯微鏡對樹脂基ADGF進行結構表征更優質。采用PµSL增材制造技術制備的樹脂基ADGF具有很高的打印精度，該打印精度優(yōu)于之前報道的金屬基ADGF和陶瓷基ADGF推進高水平。

圖1 具有不同面密度梯度分布ADGF的針尖結構模型

圖2 具有不同針尖數(shù)量密度的ADGF結構模型

隨后脫穎而出，團隊采用有限元模擬和輕氣炮加載實驗研究樹脂基ADGF的應變率調(diào)控性能。結果顯示資料，有限元模擬與輕氣炮加載實驗具有較好的一致性廣泛應用。ADGF面密度梯度分布對加載結果的影響如圖3所示關註度。ADGF ⅰ的波阻抗分布指數(shù)（P）為0，這意味著在沖擊加載下哪些領域，會產(chǎn)生最大的應變率敢於挑戰。ADGF ⅱ-ⅳ的P值分別為1、2建立和完善、3提供了遵循，表現(xiàn)為準等熵加載。隨著P值的增大大型，加載應變率和標準差也隨之增大服務效率，應變率標準差反映了加載應變率的均勻程度和波系整合效果。因此重要意義，增大ADGF的P值統籌發展，緩沖層的厚度也需要適當增加，才能實現(xiàn)較理想的單軸加載效果體系。

圖3 ADGF面密度梯度分布對加載結果的影響：（a）面密度梯度分布對加載路徑的影響生產製造；（b）面密度梯度分布對加載應變率的影響

接著，團隊研究了針尖數(shù)量密度對加載結果的影響（如圖4所示）攜手共進。圖4（a）為動態(tài)加載實驗后回收的鋁靶共同。有趣的是，撞擊面彈坑的形狀為正方形而不是圓形經過，這證實了波系整合的發(fā)生簡單化。圖4（b）描述了彈坑的形成過程，ADGF ⅲ, ⅴ, ⅵ的針尖數(shù)量密度依次增大明確了方向。當ADGF ⅲ, ⅴ, ⅵ撞擊靶材時系統性，分別在1.8，1.4和1.0 μs的時間點完成了多個球面波向一維平面波的轉變基礎，靶材開始受到單軸加載提供堅實支撐。隨著針尖數(shù)量密度的增大，加載應變率也增大高產，而應變率標準差卻減行畔⒒夹g。ㄈ鐖D5所示）。為了制備高針尖數(shù)量密度的ADGF良好，提高打印精度是關鍵逐步顯現，這不僅有利于縮短波系整合所需時間，還能簡化靶材加載過程的分析引領。

圖4 靶材中平面波的形成過程：（a）被ADGF ⅲ撞擊后的鋁靶自動化裝置；（b）被ADGF ⅲ撞擊的鋁靶上彈坑的形成過程；（c）分別對應于被ADGF ⅲ應用前景，ⅴ和ⅵ撞擊的鋁靶內(nèi)在不同時刻的壓力分布

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https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.03.106