冲击载荷下圆环纵向压缩力学行为研究

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脆性材料在冲击荷载下的力学行为研究现状

脆性材料在冲击荷载下的力学行为研究现状西安理工大学的贾竞等在2015年5月研究了表面热冲击下脆性材料半空间不同方位裂纹的临界长度，他们认为：结构承受热冲击时，温度非均匀性会导致结构产生热应力，从而引起裂纹的萌生和扩展。

该文研究脉冲激光作用下的含单裂纹脆性材料半空间温度场和应力场。

基于Fourier( 傅里叶) 热传导和热-力耦合原理，建立瞬态热传导方程和平衡方程; 采用ANSYS 软件实现温度场和应力场三维问题的有限元数值模拟; 分析不同裂纹在不同位置对热应力场的影响，从而得到裂尖应力强度因子; 依据材料临界应力强度因子，通过有限元计算得出不同方位热冲击下裂纹扩展的临界长度。

计算结果表明，脆性材料在受到Gauss( 高斯) 分布激光的辐照时，裂纹长比激光半径为0． 12 时，裂纹较为危险，且在r /r0 = 0． 2 处且与径向夹角为60°的裂纹更为危险，而且材料的断裂应属于剪切型断裂。

这些结果可以为承受热冲击结构中的危险裂纹标定提供理论依据。

北京交通大学的姜文征等在2014年4月研究了不同加载条件下泡沫杆的冲击动力响应，他们认为：基于一维非线性质量弹簧模型，研究了不同冲击加载条件下泡沫材料杆的冲击动力响应特性．在保证初始冲量相同的条件下，对比讨论了矩形载荷、正弦载荷、三角形载荷和倒三角载荷作用下泡沫杆内弹塑性应力波的传播过程，以及杆的动态变形特征．给出了不同载荷作用下的冲击应力增强因子和临界冲量．研究结果确定了不同冲击加载条件下泡沫材料的动力响应特征，对不同工况下泡沫结构的动力学性能设计具有重要的理论指导意义．重庆大学的陈刚等在2011年11月对冲击压缩下氧化铝陶瓷中的延迟破坏进行了实验研究，他们认为：利用轻气炮对不同厚度的氧化铝陶瓷试件进行了平板冲击实验，并借助激光速度干涉仪（ＶＩＳＡＲ）测试了试件的自由面速度历程。

实验结果显示，自由面速度曲线上存在表征破坏波出现的二次压缩信号。

根据实验结果计算获得了破坏波穿过试件的运动进程，并确定了试件中破坏波的运动轨迹近似为一条直线，得出在冲击压力为７．１６ＧＰａ时试件内破坏波波速约为５．０５１ｋｍ／ｓ，破坏延迟时间约为０．１０５μｓ。

冲击动荷因数-概述说明以及解释

冲击动荷因数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述冲击动荷因数是指在结构受到冲击载荷作用时，产生的荷载峰值与平稳载荷的比值。

它是评价结构抗震性能和疲劳强度的重要参数之一。

在工程实践中，我们经常会遇到一些突发性的冲击载荷，比如地震、爆炸、风暴等，这些冲击载荷对结构的破坏性是非常大的。

为了保证结构的安全性和可靠性，我们需要对结构的冲击动荷因数进行研究和评估。

冲击动荷因数的研究对于工程设计和结构分析具有重要的意义。

通过对冲击动荷因数的分析和研究，可以更好地了解结构在承受冲击载荷时的响应性能。

同时，通过对影响冲击动荷因数的因素进行研究，可以为工程设计提供参考和指导，提高结构的安全性和抗震能力。

本文将通过对冲击动荷因数的定义和意义进行详细的介绍，以及对影响冲击动荷因数的因素进行分析和探讨。

最后，将总结冲击动荷因数的研究成果，并展望其在工程实践中的应用前景。

通过本文的阅读，读者将能够对冲击动荷因数有一个更加深入的了解，了解其在工程设计和结构分析中的重要性和应用价值。

同时，读者还可以了解到目前关于冲击动荷因数的研究成果和未来的发展趋势，为相关领域的研究和工程实践提供参考和指导。

文章结构包括引言、正文和结论三个部分。

引言部分是文章的开篇，对研究背景、问题、意义等进行简要介绍。

正文是文章的主体部分，详细论述研究的定义、意义、相关概念和影响因素等内容。

结论部分是对整篇文章进行总结和展望。

在本篇文章中，引言部分已经包括了概述、文章结构和目的。

因此，文章1.2文章结构部分可以简洁地说明正文部分将讨论什么内容，以及该部分的组织结构，如下所示：正文部分将分为两个小节进行论述。

首先，将介绍冲击动荷因数的定义和意义，包括对该概念的解释以及在实际工程中的应用。

接下来，将探讨影响冲击动荷因数的因素，包括环境条件、结构特征、荷载类型等多方面的因素。

通过对这些因素的分析，可以更好地理解和把握冲击动荷因数的变化规律。

这样，读者可以清楚地了解到正文部分的内容和组织结构，为后续的论述打下基础。

含减纱2.5D机织碳

含减纱2.5D 机织碳/环氧复合材料低速冲击损伤机制张典堂，窦宏通，董放，江昊（江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122）摘要：针对锥形回转体构件常用的减纱工艺，设计和制备了不含减纱、含半列减纱和含整列减纱2.5D 机织碳/环氧复合材料。

分别设置54J 和72J 的冲击能量，采用落锤冲击仪对3种复合材料开展了低速冲击试验，获取了载荷-时间曲线，并采用Micro-CT 开展了损伤形貌和损伤量化分析。

基于低速冲击损伤“局部”分布特征，建立了一种宏-细观混合有限元模型，开展了3种复合材料的低速冲击数值模拟，并揭示了失效机理。

结果表明：数值模拟的力学响应曲线及损伤形貌与对应试验结果吻合较好；相比于不含减纱试样，在54J 冲击能量下，含半列减纱和整列减纱试样的冲击损伤体积分别增加了21.0%和34.8%；在72J 冲击能量下，含半列减纱和整列减纱试样的冲击损伤体积分别增加了15.7%和24.4%。

可以看出，减纱点的引入明显降低了结构的承载效率。

关键词：减纱；2.5D 机织复合材料；低速冲击；损伤机制；混合模型中图分类号：TB332文献标志码：A 文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园23）园6原园园24原09收稿日期：2022-12-04基金项目：国家自然科学基金资助项目（11702115，12072131）通信作者：张典堂（1986—），男，博士，研究员，主要研究方向为先进纺织复合材料制备。

E-mail ：**************************.cnLow-velocity impact damage mechanism of 2.5D woven carbon/epoxycomposites with yarn reductionZHANG Diantang ，DOU Hongtong ，DONG Fang ，JIANG Hao（Key Laboratory of Eco-Textiles Ministry of Education ，Jiangnan University ，Wuxi 214122，Jiangsu Province ，China ）Abstract ：The 2.5D woven carbon/epoxy composites without yarn reduction袁with half rows yarn reduction and with all rowsyarn reduction were designed and prepared for the common yarn reduction process of conical rotating members.The impact energy levels of 54J and 72J were set袁respectively.Low-velocity impact tests were carried out onthree composite materials using a drop hammer impactor袁and load-time curves were obtained.Micro-CT was al鄄so used to carry out the damage morphology and damage quantification analysis.A macro-meso hybrid finite ele鄄ment model is developed based on the 野local冶distribution characteristics of low-velocity impact damage.Numer鄄ical simulations of low-velocity impacts of three composite materials were carried out to reveal the failure mecha鄄nisms.The results show that the mechanical response curves and damage morphology of the numerical simulation are in good agreement with the corresponding experimental results.Meanwhile袁compared with without yarn re鄄duction.At the impact energy of 54J袁the impact damage volume increased by 21.0%and 34.8%for the speci鄄mens with half-row yarn reduction and whole row yarn reduction袁respectively.At the impact energy of 72J袁the impact damage volume increased by 15.7%and 24.4%for the half rows yarn reduction and all rows yarn reduc鄄tion袁respectively.It can be seen that the introduction of the yarn reduction point significantly reduces the load-bearing efficiency of the structure.Key words ：yarn reduction曰2.5D woven composites曰low-velocity impact曰damage mechanism曰hybrid model近年来，随着2.5D 机织预成型技术的日益成熟及机械自动化程度的提高，2.5D 机织复合材料因其细观结构设计性强、力学性能优异和近净成形等优势，愈发广泛地应用于航天发动机喷管、航天天线罩和航空发动机燃烧室火焰筒等锥形回转体部件[1]。

霍普金森杆实验技术简介

霍普金森杆实验技术简介1．材料动态力学性能实验简史在各类工程技术、军事技术和科学研究等广泛领域的一系列实际问题中，甚至就在日常生活中，人们都会遇到各种各样的爆炸/冲击载荷问题，并且可以观察到，物体在爆炸/冲击载荷下的力学响应往往与静载荷下的有显著不同。

了解材料在冲击加载条件下的力学响应必将大大有助于这些材料的工程应用和工程设计。

此外，数值模拟已在工程设计中发挥着重要作用，而进行数值模拟的前提是必须首先建立一个基于材料在各种应变率下（尤其是在动态应变率下）的精确应力－应变曲线基础上的本构模型。

所以，获得一套材料在高应变率下的应力—应变曲线则成为首要任务。

尽管人们已经研制了多种动态实验技术，但是，与准静态实验相比，进行有效并准确的高应变率下的动态实验依然是一个很大的挑战。

因此，为得到有效并准确的材料的应变率相关的应力—应变曲线，研制高效的、精确的高应变率实验装置是非常重要的。

首先，人们知道，固体力学的静力学理论所研究的是处于静力平衡状态下的固体介质，以忽略介质微元体的惯性作用为前提。

这只是在载荷强度随时间不发生显著变化的时候，才是允许和正确的。

而爆炸/冲击裁荷以载荷作用的短历时为其特征，在以毫秒（ms）、微秒（?s）甚至纳秒（ns）计的短暂时间尺度上发生了运动参量（位移、速度、加速度）的显著变化。

在这样的动载荷条件，介质的微元体处于随时间迅速变化着的动态过程中，这是一个动力学问题。

对此必须计及介质微元体的惯性，从而就导致了对应力波传播的研究。

一切固体材料都具有惯性和可变形性，当受到随时间变化着的外载荷的作用时，它的运动过程总是一个应力波传播、反射和相互作用的过程。

在忽略了介质惯性的可变形固体的静力学问题中，只是允许忽略或没有必要去研究这一在达到静力平衡前的应力波的传播和相互作用的过程，而着眼于研究达到应力平衡后的结果而已。

在忽略了介质可变形性的刚体力学问题中，则相当于应力波传播速度趋于无限大，因而不必再予以考虑。

材料力学的研究方法

材料力学的研究方法材料力学是研究材料在外力作用下的变形、破裂和失效行为的科学。

在材料力学的研究中，为了更好地理解材料的性能和行为，使用了多种研究方法。

本文将介绍十种关于材料力学的研究方法，并展开详细描述。

1. 实验方法：实验方法是研究材料力学的常用方法之一。

通过设计和实施一系列力学实验，可以获得材料的力学性能，如强度、刚度和延展性等。

实验方法可以通过应力-应变曲线、断裂断口形貌和剪切强度等参数来评价材料的力学性能。

2. 数值模拟方法：数值模拟方法是一种计算机辅助的研究方法，通过使用有限元分析等数值方法来模拟材料的力学行为。

数值模拟可以实现对复杂材料结构的力学行为进行建模和预测，从而帮助研究人员更好地理解材料的力学性能。

3. 微观力学方法：微观力学方法是通过研究材料的原子结构和晶体结构，揭示材料力学性能的方法。

这种方法可以通过原子尺度的模拟和理论计算来得到材料的力学性质，如弹性常数、断裂韧性和位错运动等。

4. 断裂力学方法：断裂力学研究材料的破裂行为和破裂机制。

通过对材料断裂过程中的应力场和应变场进行建模和分析，可以定量描述材料的断裂行为。

断裂力学方法对于材料的失效分析和工程设计具有重要的意义。

5. 动态力学方法：动态力学研究材料在高速冲击或爆炸载荷下的力学行为。

通过测量材料在高速冲击下的应力和应变，可以得到材料的高速应力应变曲线和冲击响应。

动态力学方法对于评估材料的抗冲击性能和安全性至关重要。

6. 细观力学方法：细观力学研究材料的微观结构对材料力学性能的影响。

通过对材料微观结构的观察和分析，可以揭示材料的晶界、孔隙和夹杂物等缺陷对材料力学性能的影响。

细观力学方法可以指导材料设计和加工工艺的优化。

7. 热力学方法：热力学方法是研究材料力学行为中能量变化和热力学平衡的方法。

通过分析材料在外力作用下的能量转化和热力学平衡，可以理解材料在不同温度和应力下的力学性能。

8. 表征方法：材料力学的表征方法用于定量描述材料的力学性能和行为。

_冲击压缩荷载下角闪岩的动态力学性能试验研究_FONT_

s (t )
E[ i (t ) r (t 1 ) t (t 2 )] A 2 As [ i (t ) r (t 1 ) t (t 2 )]c s (t ) ls t s ( )d s (t ) 0
鉴于岩石试样在高应变率下达到破坏所需要的时间很短而紫铜作为纯度较高的延性金属在脆性材料如岩石的大直径shpb试验中对入射波形具有较为明显的整形效果本文在入射杆撞击端面中心位置黏贴厚度为2545mm的紫铜t2作为波形整形器见图试验中在射弹的强烈冲击下作为低屈服强度材料的紫铜将发生较大变形从而吸收一部分的能量将原来陡峭的脉冲方波修正成上升过程较为平缓的波形增加了上升沿时保证试件内部在破坏之前有足够的时间达到应力平衡
[1]
2
岩石冲击加载试验系统
2.1 试验系统及数据处理 SHPB 试验技术发展至今已有近 60 a 的历史，已被广泛应用于岩石及松散材料
[8，9] [2，3，6]
[2，3]
利用 Hopkinson 压杆技术分别
研究了各种岩石材料的动力特性与破坏模式。李海波等也曾进行动态压缩性试验，试验结果表明：单轴动载荷作用情况下岩样呈锥型破坏模式 ( 劈裂破坏和试样端部摩擦效应结合)，三轴情况下岩样呈剪切破坏模式；当应变速率从 10 s 增加到 100 s
，
(1. Department of Airfield and Building Engineering，Air Force Engineering University，Xian，Shaanxi 710038，China； 2. School of Mechanics and Civil Architecture，Northwest Polytechnic University，Xian，Shaanxi 710072，China)

《材料科学与工程综合实验》课程教学大纲(本科)

材料科学与工程综合实验（Comprehensive Experiments of Materials Science and Engineering）课程代码：07410085学分：1学时：32先修课程：材料科学基础，材料科学研究方法，材料测试方法，材料力学性能，材料物理性能适用专业：复合材料工程教材或实验指导书：（选填）一、课程性质与课程目标（一）课程性质本课程针对材料科学与工程大类专业完成本专业的基础课程的理论学习后开设的对应实验课程，旨在为培养学生实际动手操作能力，加深学生对材料科学与工程先导课程中基础理论知识的理解，学会综合运用各种测试方法、表征手段与工具等解决材料科学与工程实际问题的能力。

（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。

应包括知识目标和能力目标。

）课程目标1：掌握材料科学研究所需的各种微观组织表征手段，如X射线衍射仪、光学金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等设备用于表征材料的微观结构；课程目标2：掌握材料科学研究所需的各种力学和物理性能测试方法如硬度、拉伸和压缩试验、冲击韧性、摩擦磨损等力学性能测试手段和热膨胀系数、导电性等物理性能测试手段用于获得材料内在的性能参数；课程目标3：掌握利用文字报告、图表等对材料科学与工程领域的实验数据的表达和解析能力。

注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点：1.毕业要求指标点3-2. 能够在社会、环境、法律等现实约束条件下，通过技术经济环境评价对设计方案的可行性进行研究。

2.毕业要求指标点4-4. 能对实验数据或结果进行正确的分析和解释，并通过信息综合归纳总结有效的结论。

注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“✓”，也可标注“H、M、L”。

二、本课程开设的实验项目注：1.类型：指验证性、综合性、设计性等；2.要求：指必做、选做。

第三章金属在冲击载荷作用下的力学性能.

具有面心立方结构的金属材料如Cu、Al等的屈服强
度随温度的降低不发生明显的升高，屈服强度总是
低于断裂强度，所以冷脆倾向不明显。
微观上，体心立方晶体中的位错阻力随温
度降低而增加，故该类材料发生低温脆性，面
心立方金属因位错宽度比较大，位错阻力对温度变化较不敏感，故一般不显示低温脆性。

体心立方金属的低温脆性还与迟屈服现象有关。迟屈服即对材料施加一高速载荷到高于σs，材料并不立即产生屈服，而需要经过一段孕育期(称为迟屈服时间)才开始塑性变形。在孕育期中只产生弹性变形，由于没有塑性变形消耗能量，故有利于裂纹的扩展，从而易表现为脆性破坏。
转变，如体心立方金属及其合金、某些密排六方金属及其合金，及许多珠光体－铁素体两相钢。这类材料的屈服强度对温度和应变速率的变化十分敏感。高分子材料，如PVC(聚氯乙稀)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PS(聚苯乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)等，也会发生低温脆性。
产生低温脆性的机理
材料低温脆性的产生与其屈服强度和断裂强度随
冲击韧度只是一种混合的韧性指标，在设计中不能定量使用。
冲击功＝（冲击弹性功＋塑性功＋撕裂功）＋空气阻力＋机身振动＋轴承与测量机构的摩擦＋试样的飞出等。
三、冲击韧度的工程意义
表示材料韧度的性能指标共有三个：冲击韧度（第三章）、断裂韧度（第四章）、静力韧度（第一章）分别用来评价材料在冲击载荷、有裂纹的情况下静载荷、静拉伸载荷条件下材料的韧度。
低温脆性－材料的强度随温度的降低而升高，而塑性则相反。从韧性断裂转变为脆性断裂，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集型转变为穿晶解理，断口特征从纤维状变为结晶状的现象，称为低温脆性
或冷脆。

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图２不同端面粗糙条件下铝合金
－１）圆环的准静态纵向压缩过程（１０－３ｓ
Ｆｉ．２Ｃｏｍｒｅｓｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｒｉｎｕｎｄｅｒｕａｓｉｓｔａｔｉｃ－ｇｐｇｑｌｏｎｉｔｕｄｉｎａｌｌｏａｄｉｎｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｇｇｇ
究了圆环件的形状与端面摩擦效应的关系，实验结果表明：与传统圆柱试件相比，采用较大的内径、较薄
７，８］林玉亮［等通过霍普金森杆的厚度圆环件时能有效的减小ＳＨＰＢ实验中的端面摩擦效应。卢芳云、
压剪复合加载实验研究了聚氨酯泡沫塑料、硅橡胶、ＭＤＦ水泥与铝合金四种材料在不同端面摩擦条件下的力学响应，通过剪应力计得到端面摩擦系数随加载时间的变化关系，其结果表明：端面摩擦系数存在一定的分散性，即加载过程端面摩擦系数并不保持为恒定值。然而对于圆环件在大变形条件、不同端面粗糙条件下的动态力学行为的研究及相关机制探讨方面
图１ＳＨＰＢ实验装置Ｆｉ．１ＳＨＰＢｓｅｔｕ－ｇｐ
图１中圆环试件为外径、内径和高度分别为６用较ｍｍ、３ｍｍ和２ｍｍ的铝合金圆环。分别在粗磨（、粗砂纸将试件和杆端面磨平）细磨（用较细的砂纸将试件和杆端面磨平）和润滑（普通凡士林润滑）三种端面粗糙条件下进行若干次重复实验。如果粗磨、细磨、润滑三种粗糙条件端面摩擦系数分别为μ １、则有 μ ２、３，１＞２＞３。本文对圆环在这三种端面粗糙条件下的动态响应进行了对比研究。 μ μ μ μ 同时，作为对比，在液压伺服材料试验机（上对三种端面粗糙条件下的圆环进行了准静态压ＭＴＳ）缩实验。
冲击载荷下圆环纵向压缩力学行为研究
杨茨，徐松林，易洪昇
（）中国科学技术大学中国科学院材料力学行为与设计重点实验室，安徽合肥２３００２７
＊
摘要：选用外径、内径和高度三者比值为６∶３∶２的铝合金圆环试件作为研究对象，在粗磨、细磨和润滑三种端面粗糙条件下，利用ＳＨＰＢ实验方法研究了其纵向动态压缩行为。实验结果表明：随着端面摩擦系数的增大，对应的屈服强度和硬化强度增大明显。同时，圆环纵向压缩应力应变曲线有一个明显的应力下降段。其原因是圆环在塑性压缩过程从内而外发生了动态塑性失稳。由于端面应力不均匀和压缩过程端面摩擦系数不均匀变化，试件前后端面的压缩变形明得到了和实验相类似的显不一致。数值模拟分析了不同表面粗糙情况下的圆环纵向压缩过程，现象。关键词：冲击动力学；分离式霍普金森压杆；圆环纵向压缩；端面摩擦效应：／中图分类号：Ｏ３４７文献标识码：ＡＤＯＩ１０．７５２０１００１４８８８１３０８２－－－
１圆环纵向冲击压缩实验
实验在中国科学技术大学冲击动力学实验室直径为１采用常规４．５ｍｍ的Ｈｏｋｉｎｓｏｎ压杆上进行，ｐ［９］。，（）、、。的Ｓ实验装置示意图见图１主要由子弹撞击杆入射杆透射杆组成附属设备ＨＰＢ实验技术包括气枪、测速装置、应变片、缓冲装置等，数据采集处理系统包括超动态应变仪、瞬态波形存储器以及计算机处理系统等。
。这是由于端面摩擦效应的存在改变了试件的一维受力状态，端面摩擦约束越４３７ＭＰａ和Ｅ１＝２５７ＭＰａ强，受力单元的静水压力越大，其屈服强度随之增加。这也说明要获得较可靠的准静态单轴加载应力应变关系，必须对试件和压头端面采取适当的润滑措施。２．２圆环的纵向冲击压缩行为图３为在Ｓ透射波和反射波信号。从反射波波形ＨＰＢ实验中得到的圆环冲击过程典型的入射波、来看，在有效的实验阶段，试件基本处于恒应变率加载状况。
第２９卷第１期２０１４年２月
实验力学
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＭＥＣＨＡＮＩＣＳ
ｏ．１Ｖｏｌ．２９ＮＦｅｂ．２０１４
（）文章编号：１００１４８８８２０１４０１００１８０８－－－
第１期
杨茨等：冲击载荷下圆环纵向压缩力学行为研究
１９
却鲜有报导。相比于准静态加载条件，在冲击载荷作用下试件接触面的形态、应力分布会发生更显著的，变化，随之而来的接触面的摩擦条件也会发生显著变化（在时间和空间尺度）必然带来一些特殊的力学现象，值得进行深入研究。本文将采用Ｓ研究圆环件在粗磨、细磨和润滑等三种端面粗ＨＰＢ实验方法，结合端面摩擦效应等条件对实验结果进行分析，并且利用ＭＴ糙条件下的力学响应，Ｓ对比实验得到圆环试件的材料参数，利用数值模拟对此过程进行深入研究。
２实验结果和分析
２．１圆环的准静态纵向压缩三种端面粗糙条件下的准静态压缩曲
－３－１线（加载速率为１×１如图２所示。０ｓ）
由图可见，铝合金圆环的纵向压缩过程分为两个阶段：弹性压缩阶段（图中Ｏ和Ａ段）。不同的端面图中Ａ塑性硬化阶段（Ｂ段）粗糙条件对弹性压缩阶段没有影响，但端面粗糙条件对塑性硬化阶段有较大的影响：随着端面摩擦系数的增大，对应的屈服强度和硬化强度增大明显。从图中可见，该准静态压缩曲线近似符合双线性模型，端面润滑时铝合金材料的屈服应力σ ｓ＝，；３６０ＭＰａＡＢ段的割线模量Ｅ１＝２３５ＭＰａ
Hale Waihona Puke ，比准静态的要高，表现出一定的应变率效应。Ａ２８ＭＰａＢ段的斜端面润滑时的屈服极限为σ ｓ＝５，，也比准静态的高，表明此材料有一定粘塑性特性。Ｃ率为４００ＭＰａＣＤ段的斜率为７７０ＭＰａＤ段的斜率高于Ａ是一个应变硬化材料。同时，端面细磨和粗磨Ｂ段的斜率表明此材料有明显的塑性硬化特性，情况下材料屈服应力、这与准静态实验结果有差ＡＢ段的斜率和ＣＤ段的斜率与端面润滑时的值相当，异。图４中Ｂ点为曲线的一个极值点，并且可以看出，摩擦系数越Ｂ点对应的真实应变约为ε ３５，０＝０．这个应变值越小，塑性失稳越早发生。大，此过程中令人感兴趣的是Ｂ细磨和粗磨时的应力降幅值分别为Ｃ段的存在。端面润滑、、，随表面粗糙程度的增加，应力降幅值降低。其原因在于表面约束力１４５．３ＭＰａ６２．２ＭＰａ和７６．０ＭＰａ越大，圆环应力状态越复杂，圆环内径处越不易进入塑性状态。在准静态压缩过程中，并没有此阶段的存在，表明Ｂ可以认为ＢＣ段的存在是由于动态塑性失稳所致，Ｃ段为塑性失稳阶段。参看Ｃａｒｒｏｌ和
［］缩后内径扩大，内圆柱面呈凹状；当摩擦系数较大时，压缩后内径缩小，内圆柱面呈凸状。Ａｖｉｔｚｕｒ２等［］得到了圆环压缩的理论解和理论摩擦标定曲线。Ｍ对圆环纵向压缩过程作了理论推导和分析，ａｌｅ３等
则通过准静态实验得到了实验摩擦标定曲线。上述研究工作主要集中于准静态条件。对圆环进行纵向冲击压缩研究，始于ＳＨＰＢ实验中对试件
０引言
圆环件纵向压缩行为的研究起源于金属加工工业。外径、内径和高度三者比值为６∶３∶２的典型
１］：圆环与压板之间摩擦系数的大小比较灵敏地反映在圆环内径的相圆环试件的实验和理论研究表明［
对变化上。圆环纵向压缩时，随着界面摩擦系数的不同，存在着两种变形模式：当摩擦系数较小时，压
图３原始实验波形Ｆｉ．３Ｒｅｃｏｒｄｅｄｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｗａｖｅｒｏｆｉｌｅｓｇｐｐ
－１）图４不同端面粗糙条件下的圆环冲击压缩过程（３０００ｓ
ｒｏｃｅｓｓｅｓＦｉ．４Ｃｏｍｒｅｓｓｉｏｎｏｆｒｉｎｕｎｄｅｒｌｏｎｉｔｕｄｉｎａｌｐｇｐｇｇｄｎａｍｉｃｌｏａｄｉｎｗｉｔｈｖａｒｉｏｕｓｒｏｕｈｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｙｇｇ
；修订日期：２０１３０５２０２０１３０６１９＊收稿日期：－－－－）基金项目：国家自然科学基金（资助１１２７２３０４，：通讯作者：徐松林（男，博士，副教授。主要从事材料动态力学行为的理论和实验技术方面的研究。Ｅ－ｍ１９７１－）ａｉｌｓｌｘｕ９９＠ｕｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ