玻璃纤维增强型复合材料圆筒高温高压动态冲击断口形貌分析＊

王加刚，余永刚，周良梁，曹韩学，刘 溪

玻璃纤维增强型复合材料圆筒高温高压动态冲击断口形貌分析＊

王加刚1，2，余永刚1，周良梁1，曹韩学3，刘 溪3

（1.南京理工大学能源与动力工程学院，江苏 南京210094；2.重庆望江工业有限公司，重庆400071；3.重庆大学材料科学与工程学院，重庆400044）

为了探究埋头弹火炮所用的玻璃纤维增强型（GFR）复合材料药筒在高温高压瞬态冲击条件下的结构强度，分别开展了圆筒静态整体拉伸和动态高温高压冲击实验，从拉伸／瞬态超高压破坏试样断口部分截取断口样品，在扫描电子显微镜下观察断口形貌，得到GFR复合材料在两种不同受力情况下的失效模式。结果表明：室温整体单轴拉伸断裂时，GFR复合材料的断面与轴线夹角接近45°，失效模式为环氧树脂基体破坏和纤维拔出；在高压瞬态冲击作用下，试样主要失效模式为纤维的脆性断裂，同时由于火药燃烧产生的高温燃气使部分环氧树脂基体碳化，纤维与基体界面结合力降低，少数纤维熔融或软化附着在断口上，部分软化的纤维因瞬态超高压被拉细。

玻璃纤维；复合材料；非金属药筒；瞬态冲击；断口形貌

玻璃纤维增强型（glass fiber reinforced，GFR）复合材料是现代工业不可或缺的基础材料，具有密度小、弹性模量高、比强度高、化学稳定性好及可设计性强等特点［1］，被作为埋头弹火炮的药筒材料之一。近些年来，很多学者对不同纤维缠绕的复合材料的冲击性能、破坏模式、吸能特性等方面进行理论分析、实验研究及数值模拟，以期能够得到复合材料的失效模式和破坏机理［2－6］。……