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項(xiàng)目簡(jiǎn)介：
本項(xiàng)目屬于爆炸力學(xué)和沖擊動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域。
結(jié)構(gòu)和材料在爆炸/沖擊載荷下的響應(yīng)涉及應(yīng)力波傳播和材料動(dòng)態(tài)特性，是力學(xué)和材料學(xué)的跨學(xué)科研究前沿，在國(guó)防和民用工程上有重大應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)目為王禮立及其團(tuán)隊(duì)逾20 年研究積累，主要內(nèi)容為：1）非線性彈塑性波波速間斷導(dǎo)致加-卸載邊界的傳播特征及卸載失效：發(fā)現(xiàn)了加-卸載邊界傳播規(guī)律及其定量確定方法。此成果被國(guó)際著名專家T.C.T. Ting評(píng)價(jià)為在一維波傳播的彈塑性邊界上應(yīng)力和速度間斷的系統(tǒng)研究中"了不起的突出結(jié)果"。2）非線性粘彈性本構(gòu)理論及應(yīng)用：提出描述高聚物動(dòng)態(tài)力學(xué)行為的弱非線性粘彈性本構(gòu)模型，揭示相應(yīng)的應(yīng)力波傳播特征，并提出粘彈性Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)技術(shù)。是我國(guó)學(xué)者在粘彈性理論向非線性發(fā)展的一個(gè)貢獻(xiàn)，已應(yīng)用于多種材料，被國(guó)內(nèi)外引用150 余次，D.S.Cronin等認(rèn)為"模型精確描述了材料在應(yīng)變率1E-3～1E3 /s 的力學(xué)行為"；J. Field 等將Hopkinson粘彈性桿技術(shù)視為材料動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的一個(gè)標(biāo)志性成果。3）應(yīng)力波相關(guān)動(dòng)態(tài)破壞：根據(jù)微損傷聚集過(guò)程中的應(yīng)力松弛機(jī)制構(gòu)建了裂紋演化方程，建立一種基于裂紋應(yīng)變的層裂模型；建立了一個(gè)考慮裂紋成核，擴(kuò)展及相互作用的模型，推進(jìn)了不同應(yīng)變率下脆性材料碎裂的研究；提出了韌性材料發(fā)生細(xì)觀絕熱剪切帶的宏觀熱粘塑性本構(gòu)失穩(wěn)臨界準(zhǔn)則，定量揭示了剪切帶與裂紋擴(kuò)展的耦合關(guān)系，以及結(jié)構(gòu)幾何因素對(duì)絕熱剪切演化的影響。成果獲國(guó)際學(xué)者的認(rèn)可和引用。4）應(yīng)力波和材料動(dòng)態(tài)特性相結(jié)合的研究用于解決鳥撞飛機(jī)，船撞橋和國(guó)防工程實(shí)際問(wèn)題。首創(chuàng)的船撞橋新型柔性防護(hù)裝置，明顯降低撞擊力并延長(zhǎng)低載撞擊歷時(shí)，同時(shí)保護(hù)橋和船，被湛江海灣大橋采用，降低成本4億元以上。
所發(fā)表10篇代表論著被他引317次，其中SCI85次，EI140次；對(duì)38篇其他論文的直接引用為120次，其中SCI論文48篇，EI論文69篇。耐撞性理論已有效應(yīng)用于沖擊工程。項(xiàng)目獲得2006年高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（自然科學(xué)獎(jiǎng)）一等獎(jiǎng)和寧波市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：
本項(xiàng)目以固體中非線性應(yīng)力波傳播為主線，系統(tǒng)地研究爆炸/沖擊等動(dòng)載下結(jié)構(gòu)中的波傳播和材料動(dòng)態(tài)變形-破壞行為，及兩者的相互作用和耦合效應(yīng)；并結(jié)合抗撞理論研究，解決沖擊工程問(wèn)題。
主要研究成果如下：
1）率先從應(yīng)力波基本特性和材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系在加-卸載轉(zhuǎn)變時(shí)斜率發(fā)生間斷的奇異性出發(fā)，對(duì)非線性加-卸載邊界的傳播進(jìn)行系統(tǒng)完整的分析。發(fā)現(xiàn)了加-卸載邊界傳播規(guī)律，創(chuàng)立了定量確定加-卸載邊界的方法；進(jìn)而開展"卸載失效"的研究，首次提出塑性卸載波可導(dǎo)致加載側(cè)"正面層裂"的機(jī)理。還發(fā)展了梁等結(jié)構(gòu)沖擊行為的應(yīng)力波理論研究和應(yīng)用。（爆炸波-沖擊波-應(yīng)力波；著作[1]，論文[2，4，7]）。
2）創(chuàng)立了弱非線性粘彈性本構(gòu)模型，成功用于大量高聚物及其復(fù)合材料沖擊力學(xué)特性的研究；揭示了弱非線性粘彈性波傳播特征，發(fā)現(xiàn)由粘彈性材料的"松弛特征時(shí)間"所決定的"有效傳播距離（時(shí)間）"概念。相應(yīng)地，首次提出新型Hopkinson 粘彈性桿動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的粘彈性波分析方法，開拓了低波阻抗軟材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)研究技術(shù)（爆炸波-沖擊波-應(yīng)力波；著作[1]，論文[3，6]）。
3）對(duì)于應(yīng)力波作用下材料動(dòng)態(tài)破壞的三種重要形式，即層裂、碎裂和絕熱剪切，建立了自主創(chuàng)新的模型。其中：對(duì)于反射卸載波所致的層裂，指出前人基于空穴增長(zhǎng)的簡(jiǎn)化延性層裂理論不能用于脆性層裂，發(fā)現(xiàn)損傷聚集過(guò)程中處于臨界碎裂體積時(shí)的松弛拉伸應(yīng)力所引起的非彈性體積應(yīng)變對(duì)脆性層裂起關(guān)鍵作用，從而創(chuàng)立了一種基于裂紋應(yīng)變的層裂模型；對(duì)于脆性碎裂的核心-碎片尺度及其分布，指出了沿用多年的Grady及Glenn-Chudnovsky公式之不足，創(chuàng)立了一個(gè)考慮裂紋成核，擴(kuò)展及相互作用的新模型，發(fā)現(xiàn)并建立了碎片平均尺度及分布對(duì)應(yīng)變率、材料參數(shù)和材料缺陷的依賴關(guān)系，并以應(yīng)力波理論加以闡明；對(duì)于絕熱剪切，改進(jìn)前人的熱塑失穩(wěn)理論，提出熱粘塑性本構(gòu)失穩(wěn)理論，創(chuàng)建絕熱剪切演化的"應(yīng)變率-應(yīng)變-溫度"三變量準(zhǔn)則，以及Ⅱ型裂紋絕熱剪切擴(kuò)展的"應(yīng)力強(qiáng)度因子-應(yīng)力強(qiáng)度率"雙變量準(zhǔn)則，并揭示材料微觀組織形態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)幾何形狀對(duì)絕熱剪切的影響，為鎢合金預(yù)扭長(zhǎng)桿穿甲彈實(shí)現(xiàn)"自銳"建立理論指導(dǎo)（沖擊動(dòng)力學(xué)；論文[5，8，9]）。
4）應(yīng)力波理論和材料動(dòng)態(tài)特性相結(jié)合創(chuàng)造性地應(yīng)用于工程（鳥撞飛機(jī)，船撞橋和國(guó)防工程等）。由應(yīng)力波和非線性粘彈性本構(gòu)理論的分析，自主創(chuàng)立以大量鋼絲繩圈為基本元件的新型船撞橋柔性耗能防護(hù)裝置，通過(guò)繩圈元件的高柔度和耗能性明顯降低撞擊力，延長(zhǎng)"早期低撞擊力"的歷時(shí)，讓船有足夠時(shí)間轉(zhuǎn)變航向，帶走大量剩余動(dòng)能，從而同時(shí)保護(hù)了橋墩和船體（沖擊動(dòng)力學(xué)；論文[10]）。
主要完成人：
1. 王禮立
在《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》中的一、二、三、四項(xiàng)，特別在非線性應(yīng)力波傳播基本理論，加-卸載邊界傳播理論，動(dòng)態(tài)粘彈性本構(gòu)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)技術(shù)，絕熱剪切破壞，工程應(yīng)用等方面做出了主要的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。在整個(gè)項(xiàng)目的執(zhí)行和研究方向的把握上做出關(guān)鍵的科研領(lǐng)導(dǎo)工作。工作成果體現(xiàn)為著作[1]主體，論文[3，7，10]主體，以及論文[2]部分。本人在此項(xiàng)目中投入的工作量占本人科研工作量的75%。
2. 虞吉林
在《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第一項(xiàng)"應(yīng)力波導(dǎo)致加-卸載邊界的傳播特征"上，共同做出了主要的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。在《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第三項(xiàng)"材料的應(yīng)變率相關(guān)動(dòng)態(tài)破壞：熱粘塑性材料絕熱剪切失穩(wěn)理論"研究專題上，共同做出了主要的創(chuàng)造性和學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)貢獻(xiàn)。工作成果體現(xiàn)為論文[4，9]主體，以及論文[2]部分。本人在此項(xiàng)目中投入的工作量占本人科研工作量的50%。
3. 楊黎明
在《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第二項(xiàng)"粘彈性本構(gòu)理論及應(yīng)用"上，在理論上一方面通過(guò)微力學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究把高聚物推廣到復(fù)合材料，另一方面把一維本構(gòu)形式推廣到三維，并對(duì)上百種粘彈性材料進(jìn)行了本構(gòu)特性研究，共同做出了主要的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。承擔(dān)著作[1]第12 章寫作，同時(shí)分擔(dān)項(xiàng)目執(zhí)行的管理工作。工作成果體現(xiàn)為論文[6]主體。本人在此項(xiàng)目中投入的工作量占本人科研工作量的55%。
4. 陳大年
在《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第三項(xiàng)"應(yīng)變率相關(guān)動(dòng)態(tài)破壞：基于微損傷聚集過(guò)程中應(yīng)力松弛的層裂模型研究"部分，做出了主要的創(chuàng)造性和學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)貢獻(xiàn)。工作成果體現(xiàn)為論文[5]主體。本人在此項(xiàng)目中投入的工作量占本人科研工作量的50%。
5. 周風(fēng)華
在《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第三項(xiàng)"應(yīng)變率相關(guān)動(dòng)態(tài)破壞：沖擊載荷下脆性材料的碎裂過(guò)程研究"部分，做出了主要的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。在《主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)》第二項(xiàng)"粘彈性本構(gòu)理論及應(yīng)用"上，從理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合上把高聚物非線性粘彈性本構(gòu)理論發(fā)展到計(jì)及損傷演化，共同做出了主要的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。工作成果體現(xiàn)為文獻(xiàn)[8]主體。本人在此項(xiàng)目中投入的工作量占本人科研工作量的50%。
10篇代表性論文：
1. 王禮立：《應(yīng)力波基礎(chǔ)》國(guó)防工業(yè)出版社出版（北京）
2. "桿中弱間斷彈塑性邊界的傳播速度"，科學(xué)通報(bào)，V.26, No.19, pp1213-1214
3. "Generalization of Split Hopkinson Bar technique to use viscoelastic bars", International Journal of Impact Engineering, V.15, No.5, pp669-686
4. "Further experimental investigation on the failure of clamped beams under impact loads", International Journal of Solids and Structure, V.27, No.8, pp1113-1137
5. "Crack straining-based spall model", International Journal of Impact Engineering, V.19, No.2, pp107-116
6. "A visco-hyperelastic approach to modelling the constitutive behaviour of rubber", International Journal of Impact Engineering, V.20, No.8/9, pp545-560
7. "Surface damage of polymethylmethacrylate plates by ice and nylon ball impacts", Journal of Applied Physics, V.78, No.3, pp1643-1649
8. "Dynamic crack propagation with cohesive elements: a methodology to address mesh dependency", International Journal of Numerical Methods in Engineering, V.59, No.1, pp1-24
9. "Influence of stress condition on adiabatic shear localization of tungsten heavy alloys", International Journal of Impact Engineering, V.26, No.1-10, pp843-852
10. "船撞橋的鋼絲繩柔性防撞裝置的沖擊動(dòng)力學(xué)分析"，《祝賀鄭哲敏先生八十華誕應(yīng)用力學(xué)報(bào)告會(huì)-應(yīng)用力學(xué)進(jìn)展論文集》，洪友士主編，科學(xué)出版社，172-185頁(yè)
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