Page 90 - 《爆炸与冲击》2025年第12期
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第 45 卷 马路遥，等： 孔隙坍塌行为对多孔材料冲击压缩特性的影响理论分析 第 12 期
而增大，材料压缩曲线重新表现为上凹形特征，压缩波特征线交汇，物质在压缩过程中能够以 B 点参量
为参考形成冲击波，此冲击波即为试验中观测到的第 2 道前驱冲击波。
t t
Piston trace Piston trace
Shock wave trajectory
Compression wave
Compression wave
O x O x
Shock wave Continuous compression wave
p p
O V O
(a) Concave curve (b) Convex curve V
图 3 不同压缩曲线的材料在压缩过程中的波系特征示意图
Fig. 3 Schematic diagrams of wave system characteristics of materials with different
compression curves in the compression process
C 点上凸结构的产生过程如下：当驱动压力
位于 C 点上方时，驱动压力超过了临界压力，使
得孔隙的坍塌行为进入了塑性区。此时，多孔材 H E
料仍然为上凹形，但是由于孔隙此时随着压力升 Plastic zone Elastic-plastic zone Elastic zone
高而迅速坍塌，材料的声速在 C 点迅速减小，此 M
时 C 点可以看作是一段极小的上凸形曲线，在 Pressure
L
C 点两侧发生了冲击波分离的现象，形成了第 3
道后继冲击波。 C
B
综上，由于孔隙坍塌过程中先后经历了弹性
O
阶段、弹塑性阶段以及塑性阶段，多孔材料在压 O′ Relative volume
缩过程中形成了由第 1 道弹性前驱波、第 2 道前
图 4 多孔材料冲击绝热线示意图
驱冲击波和第 3 道后继冲击波构成的三波结构。
Fig. 4 Schematic diagram of Hugoniot curve for porous material
1.2 冲击波追赶问题及冲击波模式划分
在图 4 所示的压缩曲线中，随着终态压力进一步提高，达到 H 点时，此时瑞利线 CH 的斜率大于瑞
利线 BC 的，后继冲击波波速高于前驱冲击波波速。因此在终态压力足够高时，需要考虑多孔材料中冲
击波的追赶问题。
为了便于讨论后继冲击波对前驱冲击波的追赶问题，且考虑到弹性前驱波强度较低 [15-16] ，进一步对
模型进行简化，即仅在描述孔隙的坍塌行为时考虑材料的弹塑性行为，对材料的变形行为采用流体模型
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