一种新型软材料动态直接拉伸实验技术

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1、一种新型软材料动态直接拉伸实验技术周永康陈力崔世堂解放军陆军军官学院四系摘要：为了研究具有较低强度和较低波阻抗的软材料的高应变率动态拉伸力学性能，提出了一种采用空心铝管作为入射杆和透射杆的直接拉伸式SHTB实验装置。详细讨论了该实验装置儿个关键问题，并提出了相应的解决方案。利用研发的实骑装置对圆柱形丁氧橡胶试件进行试验，成功获得了丁氧橡胶在直接拉伸荷载作用下的应力波形曲线，并由此进一步得到了该材料在应变率为240s"吋的应力应变曲线。实验结果表明，提出的新型SIITB装置可更方便的用来测定软材料的高应变率动态拉仲力学性能，且操作简单

2、，成功率高。关键词：肓接拉伸；SHTB;软材料;应变速率;作者简介：周永康，男，硕士，1992年生作者简介：崔世堂，男，博士，副教授，1978年生收稿日期:2016-05-30基金：国家重点研发计划(2016YFC0305200)AnimprovedSHTBexperimentaifacilityforsoftma/terialZHOUYongkangCHENLiCUIShitangStateKeyLaborstoryofDisasterPrevention&MitigationofExplosion&Impact,PLAUnive

3、rsityofScienceandTechnology;TheNo.4Department,ArmyOfficerAcademyofPLA;Abstract：Toinvestigatethedynamictensilepropertiesofsoftmaterialwithlowstrengthandlowwaveimpedance,animprovedSHTBfacilitywasproposed.Thespeciallydesignedhollowaluminumtubeswereusedastheincidentbarandt

4、ransmissionbarintheproposedfaci1ity.Somekeyaffectingissuesinthefacilitywerediscussed,andthecorrespondingsolutionswerepresented.AnumberofcylinderspecimensmadeofbutylcyaniderubberweretestedwiththisimprovedSHTBfacility.Thestresswavecurveofthebutylcyaniderubberunderdirectt

5、ensionwassuccessfullyobtained,andthetypicalstress~straincurveofthismaterialatahighstrainrateof240s_1wascalculated.ItisprovedthattheproposedSI1TBfacilityispreciseenoughtomeasurethedynamictensilemechanicalpropertiesofthesoftmaterial,andithastheadvantagesofconvenientopera

6、tionandgoodreproducibility.Keyword：directtension;splithopkinsonpressurebar(SIITB);softmatcrieil;strainrate;Received：2016-05-30众所周知，诸如牛物组织、橡胶等材料由于具有较低的强度和波阻抗，被视为典型的软材料，其力学行为具有应变率敏感性［11。近年来，随着生产和科学技术的飞速发展，软材料被广泛应用于汽车、航天、交通等领域。软材料的力学性能，尤其是在冲击载荷下的动态力学性能已引起高度重视。在碰撞或者高速撞击过程中

7、，软材料的动态力学行为、失效特性和准静态加载时完全不同。因此，充分了解软材料的动态力学特性，对建立可靠的动态木构模型、设计安全可靠的防护装置保护人身安全具有重要的意义。分离式Hopkinson压杆(SplitHopkinsonPressureBar,SIIPB)被广泛用于材料的动态压缩力学性能测试，并己形成比较完整的Hopkinson实验技术，在科学研究获得广泛应用図。在此基础上，研究者们乂发展了分离式Hopkinson拉杆(SplitHopkinsonTensionBar,SHTB)装置［：3-5］,广泛用于测定金属、聚合物、复合

8、材料等的动态拉伸性能［6-8］。理想的Hopkinson实验要求试件处于单轴应力状态，以接近常应变率变形口试件内的应力分布应该是均匀的。相对于大多数的工程材料而言，软材料屮的应力波速非常低，试件在变形过程中很难实现应力平衡，SHPB实