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用，材料在高應變[YingBian]率下的沖擊力學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)[JiShu]基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著輕質(zhì)高效纖維增強復合材料在軍工及航空上的大量應用，對應變[YingBian]率高敏感的纖維增強復合材料力學響應，特別是超高[ChaoGao]應變[YingBian]率下的拉伸[LaShen]特性的研究倍受重視。通過對爆炸[BaoZha]膨脹[PengZhang]自由[ZiYou]環(huán)拉伸[LaShen]技術(shù)[JiShu]優(yōu)化設(shè)計，利用應變[YingBian]片電測技術(shù)[JiShu]，進行了針對纖維增強復合材料在超高[ChaoGao]應變[YingBian]率下的沖擊拉伸[LaShen]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[LaShen]實驗技術(shù)[JiShu]以及其變形的轉(zhuǎn)盤式拉伸[LaShen]裝置等均可實現(xiàn)102～103/s應變[YingBian]率下纖維增強復合材料的拉伸[LaShen]實驗，對于裝甲防護、彈箭技術(shù)[JiShu]等所要求的大于103/s的超高[ChaoGao]應變[YingBian]率下復合材料的拉伸[LaShen]特性，分離式HoDkinson拉伸[LaShen]技術(shù)[JiShu]就難以做到。在國外，爆炸[BaoZha]自由[ZiYou]膨脹[PengZhang]環(huán)拉伸[LaShen]技術(shù)[JiShu]是超高[ChaoGao]應變[YingBian]率下試驗[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60年代出現(xiàn)以來，經(jīng)過學者和研究人員的多次改進，其測試應變[YingBian]率不斷提高，LosAlomos國家試驗[ShiYan]室用改進裝置使試驗[ShiYan]應變[YingBian]率達到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]實現(xiàn)了在超高[ChaoGao]應變[YingBian]率下拉伸[LaShen]特性的試驗[ShiYan]研究。

二、爆炸[BaoZha]膨脹[PengZhang]拉伸[LaShen]實驗基本原理

爆炸[BaoZha]膨脹[PengZhang]環(huán)自由[ZiYou]拉伸[LaShen]的實驗原理可見示意圖1。中心裝藥引爆后應力波沿芯環(huán)徑向外傳，當應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[LaShen]卸載波。由于芯環(huán)與試驗[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[ShiYan]薄環(huán)聲阻抗大)，試驗[ShiYan]薄環(huán)便脫離芯環(huán)進入自由[ZiYou]膨脹[PengZhang]狀態(tài)。試驗[ShiYan]環(huán)在徑向外脹過程中，因受周向拉應力約束將做減加速運動。經(jīng)測量分析膨脹[PengZhang]環(huán)的減加速度基本為一常數(shù)。

樹脂基纖維增強復材超高[ChaoGao]應變[YingBian]率拉伸[LaShen]（一）