Page 183 - 《爆炸与冲击》2025年第12期

第 45 卷 孙 勇，等： 动态海缆抗多次冲击复合防护层设计及力学性能研究 第 12 期

Hammer
Counterweight frame Specimen
Support

图 4 落锤试验机
Fig. 4 Drop-weight testing machine

1.2 实验结果及讨论

1.2.1 密度的影响 2.5
−1
图 5 给出了在加载应变率为 0.005 s 条件 70 kg/m 3 3
下，不同密度 EVA 泡沫材料的准静态压缩应力- 2.0 80 kg/m 3
90 kg/m
应变曲线，从图中可以清晰地观察到，EVA 泡沫 1.5 130 kg/m 3
材料的变形过程呈现出典型的三阶段特征，即线 Stress/MPa
弹性阶段、平台屈服阶段和密实化阶段 [12] 。 1.0 Densification
(1) 线弹性阶段 Platform yield
0.5 Linear elasticity
在压缩变形初期，整个试样均匀变形，沿加
载方向胞孔的胞壁首先发生弯曲，进而使形成孔 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
的胞壁产生延展，此时应力随应变增大呈线性提 Strain
高，EVA 泡沫材料以线弹性的方式产生变形，此 图 5 不同密度 EVA 应力-应变曲线
阶段可用公式 [13] 表示： Fig. 5 Stress-strain curves of EVA with different densities
Å ã 2
W 1 σ 1
= 2 (1)
E s 2 E s (ρ/ρ s )
ρ s 为未发
式中： W 为泡沫材料单位体积吸能， E s 为未发泡下固体材料的杨氏模量， ρ 为泡沫材料的密度，
泡固体材料的密度。
(2) 平台屈服阶段
当试件进一步被压缩，较大的胞孔变形逐渐达到极值时，已变形的胞孔周围的胞壁也逐渐发生弯曲
和扭转，导致该胞孔变形进一步加剧并在其附近形成局部坍塌区，材料以弹性屈曲的方式进入平台阶
段，随试样变形量的增加，达到胞孔变形极值进入坍塌区的胞孔数量缓慢上升，宏观上表现为平台段应
力随应变的增大缓慢提高，此阶段可用公式 [14] 表示：
σ 1 Å ρ ã 2 p 0 ε
= + (2)
E s 20 ρ s E s 1−ε−(ρ/ρ s )
Å ã 2 ï ò
W 1 ρ p 0 1−ρ/ρ s
= ε+ (1−ρ/ρ s )ln −ε (3)
E s 20 ρ s E s 1−ε−(ρ/ρ s )
式中：等号右边第 1 项与材料属性有关；第 2 项与胞孔内气压有关； p 0 为胞孔中气压，一般认为胞孔中气
压与大气压等同。
(3) 密实化阶段
随着试件压缩变形加剧，材料平缓过渡到了密实化阶段，原本相对的胞壁相遇并产生接触，胞壁间
相互挤压导致应力迅速增大 [15] ，材料呈现未发泡固体材料的特性。

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