更新时间：2022-09-28 16:42
炸药的爆轰产物包括固态产物和气态产物，炸药的能量中推动管壁作功的能量主要来源于气态爆轰产物的能量并将气态爆轰产物具有的能量称为“有效能量”。
热力学层次有序、无序的变化服从于熵增原理或与其等效的自由能减少原理(自由能是热力学层次的有序能量，对于热能来说，它是其中可用来作功、可以转化为机械能的那部分能量，又可称为有效能量)。把化学反应区爆炸反应释出的实际用于维持爆轰波的能量称为有效能量。有效能量是指达到工艺要求时理论上必须消耗的能量，因此理论上的炉渣物理热量应为有效能量公式中分子部分应加上炉渣部分。
韧性材料的破坏是孔洞绕夹杂或第二相粒子形核 、 扩张和聚合的结果。聚合是材料破坏的最后阶段，它直接 与材料中微裂纹的形成相联系，研究孔洞聚合机理对揭示材料破坏的过程和本质有重要意义。
孔洞的聚合一般认为有两种机理，即孔洞直接接触机理和孔洞片机理，前者指长孔洞间的韧带简单地颈缩到一点，后者指通过孔洞间韧带上形成大量的次级孔洞实现主孔洞的连接。对于孔洞聚合临界条件的理论研究也取得了一定的进展，L. M. Brown等人提出孔洞纵向高度等于其横向中心间距时，孔洞发生聚合；A. Nedleman和V.Tvegrardr认为孔洞聚合的临界条件是孔洞体积分数，W.Brocks等人认为当初始孔洞体积分数较小时，临界孔洞体积分数不敏感于应力三维度，这与Y.W.Shi 和P.F.Thomson的实验结果相矛盾；P.F.Thomason基于塑性稳定性分析提出了孔洞聚合的塑性极限临界载荷条件，反映了孔洞间韧带宽度和孔洞纵横比对孔洞聚合的影响，Z.L.Zhang和E.Niemi发现P.F.Thomason的模型对孔洞聚合临界体积分数和塑性应变的预测过高，并通过假定孔洞为“理想球形扩张”修正了该模型，但这反而又忽视了孔洞演化的细观过程；郑长卿和张克实基于孔洞长大的R一T模型和Gurson模型分别提出了表征孔洞聚合的临界孔洞扩张比判据和组合功模型，并已应用于光滑试样和切口试样的破坏分析，对裂纹试样破坏的预测还有待进一步研究；最近， Z.L.Zhang和0.P.Sovik等人的研究表明：从光滑试样得到的材料破坏参数预测裂纹试样的破坏遇到了困难，这一现象还一直困扰着人们。由此可见，人们对孔洞聚合这一与材料破坏直接相关的重要阶段的认识远未达成一致，尤其是对于不同三轴应力场中孔洞的聚合，尚无公认的统 一的临界判据，这种状况直接影响着细观力学的理论发展和工程应用。从孔洞横向聚合的物理过程入手，是全面、深刻揭示材料破坏本质的有效途径。基于这种认识，通过对不同形状孔洞的长大、聚合过程进行详尽的有限元分析，区分了三轴应力场中导致孔洞聚合的不同内在机制，并提出了基于有效能量概念的孔洞聚合准则。
（1）孔洞的相互靠近和横向扩展是导致相邻孔洞发生内颈缩聚合的两种基本机制，在应力三维度等于1.25附近 , 这两种机制发生较明显的变化；
（2）单纯以孔洞体积分数概念为基础的材料破坏参数一般敏感于应力三维度，不能很好地预报不同三轴应力场中材料的破坏。在此基础上，提出了描述孔洞聚合的有效能量，建立了一个新的具有明确物理意义，不敏感于应力三维度的孔洞聚合判据。与现有准则比较，该准则能反映材料破坏对形状改变和体积改变的综合抗力，并能更好地刻画不同三轴应力场中孔洞的横向聚合。
由于激光加工自身的特点，存在一些如加工中易产生裂纹、生产率偏低及生产成本相对较高等问题，而且仅从激光熔覆加工考虑，不可能得到根本的解决，这就制约了激光熔覆技术的进一步发展，使其未能获得大规模的应用。另一方面，感应熔覆可以快速获得大面积的熔覆层，且生产成本低，但不足之处是熔覆层的致密性差。因此，为了获得高效优质的熔覆层，提出了一种新型的激光感应复合熔覆技术，该技术将高频感应加热与激光熔覆的各自优势结合起来，实现了感应能量和激光能量的实时复合，弥补了各自工艺技术的不足。该技术本质上是复合了感应和激光两种热源，因此分析两种热源作用至关重要。在同步送粉激光感应复合熔覆单道试验的基础上，笔者提出了感应能量密度和熔覆材料的单位质量激光比能两个重要能量参数，并分析了熔覆层的有效能量作用，为激光感应复合熔覆加工的质量评价、工艺控制和性能分析提供了基础。
为简化分析模型，提出以下物理假设：①由于熔覆表面连续光滑，假设熔覆层的轮廓线为圆弧；②粉末熔覆材料的密度在加工前后不发生变化。送粉式激光熔覆的显著特征是熔覆粉末材料和基体材料被同时加热，在熔覆加工过程中，激光束照射到粉末云上，一部分被熔覆粉末材料吸收，一部分透过粉末云照射到基体上，一部分为加工过程中的损失。为了描述熔覆层吸收激光能量引入粉末云吸光率α，即单位时间内粉末云吸收的激光能量占激光总能量的比率。
在得出熔覆层粉末沉积质量的基础上，以感应能量密度和熔覆材料的单位质量激光比能两个重要能量参数，定量描述了送粉激光感应复合熔覆过程中熔覆层的能量作用。熔覆材料的单位质量激光比能是指单位时间内熔覆层吸收激光能量与熔覆层质量之比。
（1）在激光参数、送粉率和感应功率一定时，单位时间内熔覆层质量随感应加热时间的增加而明显增加；当感应能量密度达到一定值时，单位时间内熔覆层的质量M无明显变化。
（2）在激光参数和送粉率一定的条件下，熔覆材料的单位质量激光比能随感应能量密度的增加而减小，其减小的程度随感应能量密度的增加而减弱；当感应能量密度达到一定值时，熔覆材料的单位质量激光比能基本保持稳定。
（3）在激光参数和感应能量密度一定时，熔覆材料的单位质量激光比能随送粉率增加而增加，感应能量密度越大，熔覆材料的单位质量激光比能的增加程度越小。由于粉末云对激光束的屏蔽作用，送粉率的增加有一定限度。