1.简介
1GPa下PMMA的冲击Hugoniot压缩曲线
已知应力区域是非线性的，并且在
冲击粒子速度关系。[1-3]一些作者
观察到PMMA中的应力和速度分布具有
松弛结构。[1，2]有类似行为的报道
用于其他聚合物材料。粘弹性或取决于速率
这些材料的特性被认为是
这些冲击特性。[4，5]这些体积动力学特性尚未与已知的微观结构相结合
表征聚合物材料的变量。各种问题，如弛豫结构的材料依赖性
应力依赖性，冲击过程中冲击速度的恒定性
传播等仍然是有待在
将来在这个应力区域进行冲击研究对于这些
用于各种工程应用的聚合物。
冲击应力分布示意图如图1所示。瞬时应力i和最终应力值H定义如下
一些作者估计了这些的比例
两种应力。这个比率可能取决于冲击应力。
这个比例也可能取决于材料和
传播距离。的另一个特征量
profile是弛豫时间t，它简单地定义为
跳跃到渐近状态之间的时间。
图1。聚合物冲击波中的冲击应力松弛剖面
在1GPa区域中。瞬时应力值，渐进应力
值和应力松弛时间在该图中定义。
在本文中，我们将讨论压力pro的演变
文件在几种聚合物中，特别是在PMMA和聚乙烯中，专注于稳定渐近轮廓的方法
随着传播距离的变化。
2.实验
2.1. 对称冲击实验
平面撞击是通过压缩气体枪实现的
可以将炮弹加速到500米/秒。这把枪有膛
直径40毫米。冲击产生系统的详细信息
已在其他地方进行了描述。[6-11]飞行板和驱动器板
由与所有样品材料相同的材料制成
聚合物冲击实验。这是必要的，因为不同
聚合物可能具有不同的弛豫结构，这使得
实验数据的分析十分复杂。我们会打电话
这种情况下的影响是“对称影响”。对称的
在冲击的情况下，冲击实验尤其重要
在传播过程中速度不是恒定的。在这种情况下，
飞片和
不管松弛机制如何，驱动板都应保持为飞片速度的一半。
2.2. PVDF仪表组件
聚合物材料中诱导的应力分布已经
通过Dynasen PVDF测量仪测量。[12] 我们已经使用
型号PVF211-.125-EK的厚度和横截面
该仪表的有效面积为30ƒ指定m和3x3 mm3。从板材上切下聚合物样品板，用防水纸平行抛光，并将量规嵌入其中
聚合物板采用环氧树脂基胶水。特别护理和
组装目标需要经验，因为
聚合物的高压缩性。[9,10]图2显示了
本研究的靶组件的示意图。测量
包括铜引线、capton绝缘体、环氧树脂的层可以是
制作成70ƒ指定m可复制。在该组件中，环氧树脂层的厚度估计小于10µm。
本研究中聚合物冲击的预计应力上升时间约为50-80ns。压电引脚已用于获得
记录的触发信号。在本实验中
射弹相对于目标组件的倾斜
据估计，从
许多其他拍摄数据这意味着
859
图2。目标组件示意图。
聚合物中产生的应力波小于2度
对的数据分析没有做出明显贡献
仪表记录。
3.结果和讨论
已经对PMMA进行了一系列实验
以及通过改变样品厚度的聚乙烯样品。
这一系列的实验都是由同样的撞击造成的
速度约为300 m/s。由于孔径的原因，可能最长的记录时间取决于组件，即
嵌入式仪表与撞击表面的距离。在
目前的实验，记录时间估计总是
长度超过2ƒ未指定s高达10毫米的样品厚度。这
在某些情况下，压力仍然不够
放松的时间似乎比这个时间长。
图3。聚乙烯样品中应力分布的演变
随着冲击传播距离的增加。在所有这一系列实验中，冲击速度约为300 m/s。
图3显示了聚乙烯试样中三个不同位置的应力分布。应力值
该图中的校准数据是通过附加到
每个仪表。[12] 剖面图显示了波浪的发展
随着传播距离的变化而形成。可以看出，表征轮廓的弛豫时间随着传播距离的增加而增加。而跳跃处的应力与渐近状态下的应力之比似乎随着传播而减小。这种趋势是
如图4和图5所示。
对于这两种材料，应力比接近
约0.8。该值与所获得的值一致
之前由Schuler在类似的实验条件下进行。4.
据作者所知，这是第一次认真尝试
通过该应力比分析稳定形式的途径
而不是PMMA。这些特性自然取决于
Hugoniot的形状、材料和其他微观参数
表征材料。
图4。瞬时应力与
PMMA和聚乙烯的渐进应力随传播距离的变化。冲击速度约为300 m/s。
图5。PMMA和聚乙烯的弛豫时间随传播距离的变化。冲击速度约为
300米/秒。
在聚乙烯的情况下，弛豫时间t接近
约1.1ƒ未指定s，而PMMA仍在向
860
渐近值约为2总线。t in的渐近值
在这种实验条件下，PMMA应通过
大口径火炮。
我们用新发展的光学方法测量了PMMA和聚乙烯在同一应力区内的冲击Hugoniot，得到了非线性的us-up关系。
应变仪数据表明应力分布随时间的演变，
这意味着整个过程是动态非平衡的，而这个过程是有可能的
热也处于非平衡状态。[13]
4.结论
通过PVDF应力测量了PMMA和聚乙烯样品中应力波分布的发展
通过改变样品厚度来测量。获得的波形
强烈建议在
确定的距离。表征弛豫的两个参数
轮廓已被测量为对传播的依赖性
距离
这些弛豫特性应与
相应的冲击Hugoniot数据。此外，我们正在开发与仪表校准数据无关的Hugoniot参数的仪表测量程序。这将使我们能够获得Hugoniot参数以及精确的
应力剖面数据。Hugoniot测量和剖面测量将与的其他类型的实验平行进行
检验冲击速度随传播的恒定性。
需要进一步研究，以收集有关
材料依赖性和应力依赖性。
工具书类
[1] L.M.Barker和R.E.Hollenbach，J.Appl。Phys，41
(1970) 4208.
[2] D.N.Schmidt和M.W.Evans，《自然》，206（1965）1348。
[3] 洛斯阿拉莫斯休克Hugoniot数据，由S.P.Marsh汇编
（加州大学伯克利分校，1981年）。
[4] K.W.Schuler，J.机械。Phys。固体，18（1970）277。
[5] J.W.Nunziato和E.K.Walsh，J.Mech。Phys。固体，21
(1973) 317-335.
[6] K.Nagayama和Y.Mori，Proc。第20国际集团，《高速摄影与光子学》，SPIE 1801（1993）154-159。
[7] K.Nagayama在材料科学中的冲击波，
（Springer Verlag Tokyo，1993）195-224。
[8] Y.Mori、Y.Iwata、K.Nishihara、S.Hatano和K.Nagayama，Jpn。J.应用。Phys，33（1994）L1268-L1270。
[9] Y.Mori和K.Nagayama，Proc。高速照片。光子学在仙台，1996。
[10] Y.Mori和K.Nagayama，压缩压缩压缩压缩，1997年，出版。
[11] Y.Mori和K.Nagayama，Proc。联合AIRAPT 16&
HPCJ-38京都1997日本，本期。
[12] J.A.Charest和C.S.Lynch，《凝聚态Matter-1989的冲击压缩》，第797页（1990年）。
[13] K.Nagayama和Y.Mori，1997年，压缩压缩压缩压缩。