Page 185 - 《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

m 1 为试样的质量。
式中： V 为试样的体积，
根据图 8 的分析结果，可以得出以下结论：EVA 泡沫材料的密实化应变与密度呈线性递减关系，平
台应力与密度呈线性递增关系，最大比吸能与密度呈线性递增关系。这些关系表明，低密度的 EVA 泡
沫材料由于密实化应变较大、平台应力和比吸能较低，表现出较弱的抗冲击能力、较低的硬度以及较差
的能量吸收性能。这一结论为材料选择提供了重要依据，即在需要高抗冲击性和能量吸收能力的应用
场景中，应优先选择高密度的 EVA 泡沫材料。

0.4 0.30 0.68 5.0
70 g/cm 3 3 3 ε d 0.25 0.64 4.5
80 g/cm
Energy absorption efficiency 0.2 130 g/cm 3 ε d ε d Platform stress/MPa 0.20 0.60 Densification strain 4.0 Maximum specific energy absorption/(J·g −1 )
90 g/cm
0.3

ε d

0.15
0.56
0.1
0.10 0.52 3.5
3.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 60 75 90 105 120 135
Strain Density/(kg·m )
−3
图 7 不同密度 EVA 泡沫的能量吸收效率 图 8 不同密度下 EVA 密实化应变、平台应力、最大比吸能
Fig. 7 Energy absorption efficiency of Fig. 8 Densification strain, plateau stress and maximum specific
EVA foam with different densities energy absorption of EVA with different densities

1.2.2 应变率的影响
图 9 给出了不同应变率下 EVA 泡沫材料（密度为 130 kg/m ）的压缩应力-应变曲线，图中显示随着
3
应变率升高，平台应力得到了显著提升，表明材料在高应变率下具有更强的抗冲击能力。图 10 进一步
分析了不同应变率下 EVA 泡沫材料的密实化应变、平台应力、最大比吸能的变化规律。结果显示：(1) EVA
泡沫材料的密实化应变先减小后增大，表明材料的硬度随应变率升高而提升；(2) EVA 泡沫材料的最大
比吸能、平台应力随应变率的提高而迅速增长，表明高应变率下材料的抗冲击能力更强，且能吸收更多
能量；(3) 材料的强化效果显著，说明 EVA 泡沫是应变率相关材料。此外，聚氨酯、聚乙烯泡沫材料也存
在类似的现象 [19-21] ，已有学者指出，泡沫材料的应变率强化效应主要来源于材料局部化变形、微惯性效
应以及材料的致密性 [22-24] 。

1.0 0.50 0.66 10
ε=0.001 s −1 Densification
ε=0.005 s −1
0.8 ε=0.025 s −1
ε=38 s −1 Platform yield 0.42 0.60 8
ε=50 s
−1
Stress/MPa 0.6 Linear elasticity Platform stress/MPa 0.34 0.54 Densification strain Maximum specific energy absorption/(J·g −1 )
0.4

0.2 0.26 0.48 6

4
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.001 0.01 0.1 1 10 100
Strain Strain rate/s −1
图 9 不同应变率下 EVA 应力-应变曲线 图 10 不同应变率下 EVA 密实化应变、平台应力、最大比吸能
Fig. 9 Stress-strain curves of EVA Fig. 10 Densification strain, plateau stress and maximum specific
at different strain rates energy absorption of EVA at different strain rates

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