Page 91 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

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

处理，不再考虑材料的弹性前驱波，获得了图 5
所示的双波结构简化模型。如图 5 所示，材料压
缩曲线在弹塑性阶段表现为上凹形，在压力逐渐 H Plastic zone
提高并达到临界压力时，由于孔隙度的快速下
降，发生冲击波分离现象，冲击波表现为双波模 Pressure M Elastic/elastic-plastic zone
式，由 1 个由临界压力决定的前驱冲击波和 1 个
L
后继冲击波组成。当后继冲击波的波速大于前
驱波波速时，即终点压力高于 M 点压力时，材料
C
中将发生冲击波追赶现象。 O
如图 6 所示，在前驱冲击波的作用下，物质 O′ Relative volume
从未被扰动的 O 区进入 E 区，再经过后继冲击 图 5 多孔材料简化模型冲击绝热线示意图
波的作用下进入 H'区。由于后继冲击波波速较 Fig. 5 Schematic diagram of Hugoniot curve of porous
高，其将在某一时刻追上前驱冲击波并在两者接 material in Simplified mode
触后，形成 1 个前向冲击波，其波前是未被扰动
的 O 区介质，波后是 H 区，同时物质内还会形成 t Contact discontinuity
后传冲击波或者后传稀疏波，以使 H'区介质进
入 H''区，H'区与 H''区之间通过接触间断面隔开，
H″ H
接触间断面两侧比容、温度等参量间断，而介质 Backward shock wave
or rarefaction wave
压力、质点速度一致，因此在物质坐标上看，接
触间断面不向前传播。 Subsequent shock wave
Forward shock wave
假设冲击加载的速度足够高，总是在形成 H′
前驱波之后很短的时间内形成 1 个强度稳定的 Δt Precursor shock wave
后继冲击波，即图 6 中的 x 0 足够小。前驱冲击波 E O
x 1 处完成追赶，形成前向冲击波与驻定的接触
在
间断面，在后续冲击波传播过程中大部分材料处 O′ x 0 x
x 1
于 H 区，此时可以认为多孔材料内仅有单一冲
击波在传播。因此，基于上述分析，可以将多孔 图 6 冲击波追赶问题示意图
Fig. 6 Characteristic line diagram of shock
材料的冲击响应划分为低压单波模式、双冲击
wave overtaking problem
波模式和高压单波模式，如图 7 所示。

E O H′ E O
Splitting
Shock wave Subsequent shock wave Precursor shock
wave

(a) Low pressure single wave mode Overtaking (b) Double shock wave mode

H′ H″ H O

Backward shock Forward shock
wave or rarefaction wave
wave
(c) High pressure single wave mode

图 7 多孔材料中的 3 种冲击波模式
Fig. 7 Three shock wave modes in porous materials

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