梯度密度黏弹性材料的波传播研究

摘要

梯度密度黏弹性材料中波的传播比较复杂.为了研究其在冲击载荷作用下黏弹性响应特征,基于控制方程的Euler形式,利用Laplace变换,得到了这种材料中的波传播规律的一个理论公式;并据此分析了双层周期性黏弹性介质中的应力情况.选择具有梯度密度特性的钛-硼化钛(Ti-TiB2)材料和碳纤维树脂材料,采用不同的叠合方向和方式,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinsonpressure bar,SHPB)加载装置进行了动态冲击实验,并用三波法对得到的实验结果进行处理.同时,采用数值Laplace逆变换方法,结合SHPB测得的入射波与透射波数据,使用推导的理论公式计算出理论解,并与实验结果进行了比较.结果表明:(1)梯度钛-硼化钛材料由于内界面和叠层界面的存在,表现出一定的黏性特性;单层Ti-TiB2材料的计算结果和三波法分析得到的结果基本一致,双层Ti-TiB2材料叠合后的计算结果与三波法分析结果存在一定的差异.(2)双层碳纤维树脂材料表现出较强的黏弹性特征,应力波的衰减幅度较大,三波法分析结果与该材料的冲击性能有较大的差异.由此可知,无论是细微观结构特征产生的黏性,还是材料本身的黏性,对材料动力学行为的影响都不可忽略..