叶想平，李英雷，李英华

（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重点实验室，四川 绵阳 621900）

金属壳体在冲击载荷作用下的断裂时间和断裂过程预测是工程实践和武器研究中非常关注的问题。很多工程问题，如导弹、炮弹、壳体战斗部外壳的膨胀断裂，输油、输气管道和压力容器的爆裂。核电站防护层和管道材料的辐射脆化、热冲击安全、建筑物和结构中壳体部件抗冲击能力评估等，都涉及结构的动态断裂性能评估和灾后对策问题，因此研究金属壳体的动态断裂行为，一直受到重视。早在20世纪40年代，N.F.Mott、G.I.Taylor、R.Gurney等就对壳体内部向外爆轰加载条件下的断裂问题做过深入的研究，分别提出了Mott碎片分布公式［1］、Taylor断裂模型［2］和Gurney碎片初始速度经验公式［3］，随后D.Grady［4］总结并进一步推进了这方面的研究。

目前普遍采用膨胀管或膨胀环实验技术对薄壁圆柱管（环）进行实验研究［5－7］。膨胀管和膨胀环实验技术的测试手段分别为高速摄影技术［5］和 VISAR（或DISAR）［6－7］，通过分析圆管（环）径向膨胀速度（或位移）时程曲线，获取圆柱管（环）径向膨胀运动状态，包括径向膨胀应变和应变率等，加载应变率在104～106s－1。此外膨胀环还可用于材料在高应变率拉伸加载下的本构关系研究。膨胀管（环）实验回收碎片的断口扫描和金相分析一般用于获得断口形貌及碎片内部的金相特征，辅助开展圆柱管膨胀断裂机理研究，但由于难以实施冻结回收，因此不能有效观察裂纹萌生和扩展过程。……