爆炸与电磁加载下无氧铜环、柱壳的断裂模式转变＊

郭昭亮，范 诚，刘明涛，任国武，汤铁钢，刘仓理

爆炸与电磁加载下无氧铜环、柱壳的断裂模式转变＊

郭昭亮，范 诚，刘明涛，任国武，汤铁钢，刘仓理

（中国工程物理研究院流体物理研究所，四川 绵阳621999）

考虑断面收缩率、局域断裂应变以及平均断裂应变，并基于电磁膨胀环、爆炸膨胀环（柱壳）实验平台，研究了高纯无氧铜（TU1）环及柱壳在高应变率载荷下的膨胀断裂行为。采用高速摄影技术拍摄柱壳外壁的膨胀断裂形貌演化过程，用于确定柱壳平均断裂应变；利用激光干涉测速技术获得样品径向膨胀速度历史，用于确定加载应变率；利用样品的全回收测量及微观表征，确定了无氧铜环、柱壳的局域断裂应变及断裂模式。实验表明，随着应变率的增加，TU1材料的平均断裂应变增加，断面的收缩程度加剧，并在应变率约为1.0×104s－1附近会出现明显的断裂模式转变，断面收缩率出现量级上的跳跃，从100变化至约103，局域断裂应变呈现明显的分区现象。

颈缩；断裂；膨胀环；高应变率；断裂应变

材料及结构在高应变率载荷加载下的动力学响应，涉及材料的快速变形及应变局域化、动态断裂等相关过程。材料在高应变率下的力学行为与准静态加载下不同，需要考虑惯性效应与应变率效应带来的影响［1］，特别是应变率敏感材料，材料的屈服应力，断裂应变等都会随着应变率的变化而发生变化［2］。此外，断裂现象的发生是一个动态过程，涉及应力波的传播与能量的快速释放，研究表明，能量总是会选择最快的释放路径［3］。……