在航空航天及軍工研究領域中，許多材料及結構都是在高速沖擊、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、部件研究和設計必不可少的技術[JiShu]基礎數據。隨著輕質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]環拉伸[LaShen]技術[JiShu]優化設計，利用應變[YingBian]片電測技術[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域中，分離式Hopkinson拉伸[LaShen]實驗技術[JiShu]以及其變形的轉盤式拉伸[LaShen]裝置等均可實現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[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[JiShu]就難以做到。在國外，爆炸[BaoZha]自由[ZiYou]膨脹[PengZhang]環拉伸[LaShen]技術[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]環法從20世紀60年代出現以來，經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]環拉伸[LaShen]技術[JiShu]實現了在超高[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徑向外傳，當應力波傳至被測材料薄環外表面時，將向內沿徑向反射一個拉伸[LaShen]卸載波。由于芯環與試驗[ShiYan]薄環的材料不同，它們的聲阻抗和質量不同(一般芯環聲阻抗比試驗[ShiYan]薄環聲阻抗大)，試驗[ShiYan]薄環便脫離芯環進入自由[ZiYou]膨脹[PengZhang]狀態。試驗[ShiYan]環在徑向外脹過程中，因受周向拉應力約束將做減加速運動。經測量分析膨脹[PengZhang]環的減加速度基本為一常數。

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