圆柱形爆炸容器绝热剪切瞬态失效过程*

马 利，胡 洋，辛 健，郑津洋，邓贵德，陈勇军

(1.浙江大学化工机械研究所，浙江 杭州 310027;2.中国特种设备检测研究院，北京 100013;3.Institute of Reliable Legality of Components and Systems，University Karlsruhe(TH)，Karlsruhe 76128，Germany)

研究爆炸容器在内部强动载荷作用下的动力响应及其损伤与破坏机理是容器设计与安全使用的前提和基础。自20世纪60年代以来，有关爆炸容器的主要研究集中在爆炸流场、容器动力响应及设计方法等，而关于容器失效模式的理论和实验研究较少见。

在爆炸容器领域，目前一般使用最大薄膜应变来定义结构的塑性拉伸失稳失效。T.Nakamura等［1］提出在能量控制模式下，当结构出现塑性拉伸失稳失效时的环向薄膜应变大小分别为n(圆柱形爆炸容器)和2n/3(球形爆炸容器)，其中n为材料强化阶段的强化幂指数(见式σeff=)。而 T.A.Duffey等［2］得到的塑性拉伸失稳时所对应的环向薄膜应变为n(球形爆炸容器)。胡永乐等［3］在爆炸容器实验中也观察到塑性失稳和拉伸失效模式。需要指出的是现有的以薄膜应变是否达到阈值来判断爆炸容器是否失效，是沿用了结构的整体塑性失稳失效准则，但在高速冲击载荷下，结构往往表现为局部塑性失稳和剪切破坏，因此上述失效准则本身的适用性问题还值得进一步研究。

结构在高速冲击载荷下的剪切破坏已被证明与材料细观上的绝热剪切带有关，如M.A.Meyers等［4］、V.F.Nesterenko等［5］研究了圆柱形结构在内爆炸载荷作用下的 ASB 现象，D.M.Goto等［6］研究了爆炸载荷驱动下金属圆柱和圆环的断裂和碎片，发现裂纹沿绝热剪切带方向扩展，且在碎片中也发现存在绝热剪切带。……