English
簡體中文
在航空航天及軍工研究領(lǐng)域中，許多材料及結(jié)構(gòu)都是在高速沖擊、瞬間變形的使役條件下應(yīng)用，材料在高應(yīng)變率下的沖擊力學(xué)性能是軍工及航空材料、部件研究和設(shè)計必不可少的技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著輕質(zhì)高效纖維增強復(fù)合材料在軍工及航空上的大量應(yīng)用，對應(yīng)變率高敏感的纖維增強復(fù)合材料力學(xué)響應(yīng)，特別是超高應(yīng)變率下的拉伸特性的研究倍受重視。通過對爆炸膨脹自由環(huán)拉伸技術(shù)優(yōu)化設(shè)計，利用應(yīng)變片電測技術(shù)，進行了針對纖維增強復(fù)合材料在超高應(yīng)變率下的沖擊拉伸性能的實驗研究。
一、引言
航空航天及軍工研究領(lǐng)域中，分離式Hopkinson拉伸實驗技術(shù)以及其變形的轉(zhuǎn)盤式拉伸裝置等均可實現(xiàn)102～103/s應(yīng)變率下纖維增強復(fù)合材料的拉伸實驗，對于裝甲防護、彈箭技術(shù)等所要求的大于103/s的超高應(yīng)變率下復(fù)合材料的拉伸特性，分離式HoDkinson拉伸技術(shù)就難以做到。在國外，爆炸自由膨脹環(huán)拉伸技術(shù)是超高應(yīng)變率下試驗被較多采用的方法。爆炸自由膨脹環(huán)法從20世紀(jì)60年代出現(xiàn)以來，經(jīng)過學(xué)者和研究人員的多次改進，其測試應(yīng)變率不斷提高，Los Alomos試驗室用改進裝置使試驗應(yīng)變率達到105/s，許多材料利用爆炸自由膨脹環(huán)拉伸技術(shù)實現(xiàn)了在超高應(yīng)變率下拉伸特性的試驗研究。
二、爆炸膨脹拉伸實驗基本原理
爆炸膨脹環(huán)自由拉伸的實驗原理可見示意圖1。中心裝藥引爆后應(yīng)力波沿芯環(huán)徑向外傳，當(dāng)應(yīng)力波傳至被測材料薄環(huán)外表面時，將向內(nèi)沿徑向反射一個拉伸卸載波。由于芯環(huán)與試驗薄環(huán)的材料不同，它們的聲阻抗和質(zhì)量不同(一般芯環(huán)聲阻抗比試驗薄環(huán)聲阻抗大)，試驗薄環(huán)便脫離芯環(huán)進入自由膨脹狀態(tài)。試驗環(huán)在徑向外脹過程中，因受周向拉應(yīng)力約束將做減加速運動。經(jīng)測量分析膨脹環(huán)的減加速度基本為一常數(shù)。
