抗爆缓冲材料动态力学特性及微观破裂分析

摘要

采用准静态、落锤冲击和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验研究方法,借助电镜扫描(SEM)手段,对泡沫Al、Al-Si12基、Al-Si6基、泡沫Mg及Al-纤维和Al-稀土闭孔泡沫材料进行吸能特性试验研究,并讨论其微观破坏特征.准静态试验结果表明,基体材料不同,应力-应变曲线和吸能性能关系差异较大,抗压强度值最大为5 MPa左右.落锤冲击应力-应变和吸能特性试验结果说明,冲击载荷作用下材料抗压强度提高较大,最高可达15 MPa,吸能值最大达29 J.SHPB试验结果得出缓冲吸能性能良好的泡沫材料参数以密度为0.35～0.70 g/cm3,孔隙度为65％～87％,孔径为1.0～4.0mm为宜.静态与冲击试验微观破坏结果均说明泡沫A1材料具有明显的撕裂痕迹,表现出韧性断裂特征.与准静态试验结果相比,冲击速度增大后,材料强度和吸能性能得到更好发挥,泡沫Al材料吸能值最大,变形空间较大,更适合用于防冲吸能支护材料.相似模拟试验结果表明,锚杆支护、U型钢支护巷道都存在不同程度的冲击变形或破坏,防冲支护巷道发生冲击后整体性较好.