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?zèng)_擊、瞬間變形的使役條件下應(yīng)用，材料在高應(yīng)變[YingBian]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(jì)必不可少的技術(shù)[JiShu]基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著輕質(zhì)高效纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在軍工及航空上的大量應(yīng)用，對(duì)應(yīng)變[YingBian]率高敏感的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)響應(yīng)，特別是超高[ChaoGao]應(yīng)變[YingBian]率下的拉伸[LaShen]特性的研究倍受重視。通過(guò)對(duì)爆炸[BaoZha]膨脹[PengZhang]自由[ZiYou]環(huán)拉伸[LaShen]技術(shù)[JiShu]優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用應(yīng)變[YingBian]片電測(cè)技術(shù)[JiShu]，進(jìn)行了針對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在超高[ChaoGao]應(yīng)變[YingBian]率下的沖擊拉伸[LaShen]性能的實(shí)驗(yàn)研究。

一、引言

航空航天及軍工研究領(lǐng)域中，分離式Hopkinson拉伸[LaShen]實(shí)驗(yàn)技術(shù)[JiShu]以及其變形的轉(zhuǎn)盤(pán)式拉伸[LaShen]裝置等均可實(shí)現(xiàn)102～103/s應(yīng)變[YingBian]率下纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸[LaShen]實(shí)驗(yàn)，對(duì)于裝甲防護(hù)、彈箭技術(shù)[JiShu]等所要求的大于103/s的超高[ChaoGao]應(yīng)變[YingBian]率下復(fù)合材料的拉伸[LaShen]特性，分離式HoDkinson拉伸[LaShen]技術(shù)[JiShu]就難以做到。在國(guó)外，爆炸[BaoZha]自由[ZiYou]膨脹[PengZhang]環(huán)拉伸[LaShen]技術(shù)[JiShu]是超高[ChaoGao]應(yīng)變[YingBian]率下試驗(yàn)[ShiYan]被較多采用的方法。爆炸[BaoZha]自由[ZiYou]膨脹[PengZhang]環(huán)法從20世紀(jì)60年代出現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)學(xué)者和研究人員的多次改進(jìn)，其測(cè)試應(yīng)變[YingBian]率不斷提高，LosAlomos國(guó)家試驗(yàn)[ShiYan]室用改進(jìn)裝置使試驗(yàn)[ShiYan]應(yīng)變[YingBian]率達(dá)到105/s，許多材料利用爆炸[BaoZha]自由[ZiYou]膨脹[PengZhang]環(huán)拉伸[LaShen]技術(shù)[JiShu]實(shí)現(xiàn)了在超高[ChaoGao]應(yīng)變[YingBian]率下拉伸[LaShen]特性的試驗(yàn)[ShiYan]研究。

二、爆炸[BaoZha]膨脹[PengZhang]拉伸[LaShen]實(shí)驗(yàn)基本原理

爆炸[BaoZha]膨脹[PengZhang]環(huán)自由[ZiYou]拉伸[LaShen]的實(shí)驗(yàn)原理可見(jiàn)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(cè)材料薄環(huán)外表面時(shí)，將向內(nèi)沿徑向反射一個(gè)拉伸[LaShen]卸載波。由于芯環(huán)與試驗(yàn)[ShiYan]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(yàn)[ShiYan]薄環(huán)聲阻抗大)，試驗(yàn)[ShiYan]薄環(huán)便脫離芯環(huán)進(jìn)入自由[ZiYou]膨脹[PengZhang]狀態(tài)。試驗(yàn)[ShiYan]環(huán)在徑向外脹過(guò)程中，因受周向拉應(yīng)力約束將做減加速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)測(cè)量分析膨脹[PengZhang]環(huán)的減加速度基本為一常數(shù)。

樹(shù)脂基纖維增強(qiáng)復(fù)材超高[ChaoGao]應(yīng)變[YingBian]率拉伸[LaShen]（一）