玻璃鋼動態(tài)力學(xué)性能的實驗研究

       本文利用分離式Hopkinson壓桿研究了國產(chǎn)環(huán)氧玻璃鋼和聚酯玻璃鋼在平均應(yīng)變率為103 S-1下的動態(tài)力學(xué)性能，給出了這兩種材料在沖擊壓縮下的彈性模量和能量吸收率，為新型飛行保護頭盔的設(shè)計提供了材料的實驗依據(jù)。

       近幾十年來，復(fù)合材料在航空、航天、汽車、化工等部門的應(yīng)用日益廣泛，在工程實際問題中，常常會遭到各種類型的沖擊載荷。材料在沖擊載荷下的力學(xué)性能與準靜態(tài)載荷下的力學(xué)性能有明顯的區(qū)別。因此研究復(fù)合材
料在高速撞擊情況下的力學(xué)響應(yīng)，即研究復(fù)合材料在高應(yīng)變率下的動態(tài)力學(xué)性能，已經(jīng)
愈來愈為世人注目。

       飛行保護頭盔是飛行人員頭部安全的裝備，具有減輕飛行人員在空中飛行訓(xùn)練、作戰(zhàn)、被迫彈射離機或強迫著陸時，可能遇到的頭部碰撞、鳥擊及迎面高速氣流吹襲損傷的功用。國內(nèi)飛行事故調(diào)查統(tǒng)計表明，因頭部傷亡減員的比例相當大，美國約為20%～30%。所以，對飛行保護頭盔防撞擊性能的研究，各國都很重視，而其關(guān)鍵是外殼材料的選擇。現(xiàn)
在，頭盔外殼大都采用玻璃鋼制成，而選擇何種基體的玻璃鋼，主要依據(jù)就是材料的動態(tài)力學(xué)性能，而且在頭盔承受沖擊載荷下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)計算中，也需要材料的動態(tài)實驗參數(shù)。

      長期以來，人們對于材料動態(tài)性能的測試主要依靠沖擊彎曲試驗，即簡支粱式的Charpy試驗或懸臂粱式的Izod驗。這些試驗方法簡單、操作方便，然而所得到的沖擊韌性只是用沖斷試件的能量除以沖斷處試件的面積，它只能作為比較材料抗沖擊性能的依據(jù)，無法為材料提供更多的有關(guān)動態(tài)力學(xué)性能的信息。

      近年來廣泛利用彈性波的傳播理論來研究材料的動態(tài)力學(xué)性能。1949年Kolsky首先提出了分離式Hopkinson壓桿(簡稱SH-PB)技術(shù)，用來測定一維應(yīng)力狀態(tài)下高速變形時材料的應(yīng)力一應(yīng)變一應(yīng)變率關(guān)系曲線。60年代許多學(xué)者包括Hauser (1960)、Davies和Hunter(1963)、Lindholm(1964)等人對此進行了論證、改進和發(fā)展。直到今天，這種方法依然是研究材料動態(tài)力學(xué)性能的一個重要手段。

       本文用分離式Hopkinson壓桿著重研究了制造頭盔的兩種供選國產(chǎn)玻璃鋼（環(huán)氧玻璃鋼和聚酯玻璃鋼）在沖擊壓縮條件下的應(yīng)力一應(yīng)變一應(yīng)變率關(guān)系和能量吸收率，還進行了準靜態(tài)對比實驗。

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