层状复合结构的应力波传播规律及能量耗散机制研究

摘要

为研究层状复合结构的应力波特性和能量耗散机制,设计了碳化硅陶瓷/超高分子量聚乙烯/钛合金(SiC/UHMWPE/TC4)和SiC/TC4/UHMWPE两种复合结构,并进行了SHPB(split-Hopkinson pressure bar)试验和数值模拟。基于金属丝缠绕材料(entangled metallic wire material,EMWM)出色的能量耗散性能,设计了SiC/UHMWPE/EMWM/TC4和SiC/TC4/EMWM/UHMWPE复合结构,并进行了SHPB试验。结果表明,复合结构中的EMWM对应力波的透射传播具有延迟和阻碍效应。EMWM复合结构主要通过反射大部分入射能量来耗散冲击能量,相比于其他复合结构主要通过SiC的破坏来耗散冲击能量相比,EMWM复合结构的能量耗散机制更合理,抗冲击性能更好。UHMWPE置于SiC的背部可以充分发挥UHMWPE和EMWM的缓冲性能,减小SiC的损伤。而TC4置于SiC的背部会加剧SiC的损伤。