汤铁钢,李庆忠,刘仓理,桂毓林

（中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室,四川绵阳 621900）

1 引 言

爆炸膨胀环实验技术一直以来被用于研究材料在高应变率拉伸加载时的动态性能,包括本构关系和断裂特性。P.C.Johnson等[1]通过爆炸膨胀环实验结果计算了膨胀环材料的流动应力-塑性应变-应变率响应;C.R.Hoggatt等[2]运用爆炸膨胀环实验技术,测试了许多工程材料的本构关系数据。由于需要对膨胀环的位移历史进行2次微分,数据的精度一直困扰着膨胀环实验技术的广泛应用。R.H.Warnes等[3]利用激光速度干涉仪（VISAR）直接测量爆炸膨胀环的径向膨胀速度,克服了求流动应力时位移关于时间2次微分的困难,使膨胀环技术得以推广。近年来,对于爆炸膨胀环实验的数值模拟研究逐渐开展起来,F.Llorca等[4]通过数值模拟研究了膨胀环中的应变历史与速度历史,A.Pandolfi等[5]利用3维有限元程序研究了膨胀环的破碎问题。无论实验研究还是数值模拟研究中,大都采用正方形截面的膨胀环,截面边长为1～3 mm。由于正方形截面膨胀环在冲击加载下的运动不稳定,影响了实验数据的精度,F.Llorca等[4]在实验中采用了在膨胀环两侧加约束环的方法解决这一问题。

当截面特征尺寸远小于环向特征尺寸时,膨胀环为小截面尺寸的圆环结构的膨胀过程被近似认为满足1维拉伸应力状态。实际上,处于冲击加载下的膨胀环的内表面往往会在冲击加载早期发生塑性变形,然后才持续径向膨胀,早期的加载过程显然不满足1维应力状态,因此加载早期的数据通常在数据处理时不予采用。……