Page 62 - 《爆炸与冲击》2026年第4期

第 46 卷 朱守军，等： 钛纤维含量对Al/PTFE-RDX组合装药力学行为和爆炸性能的影响 第 4 期

准静态工程应力可表示为：

F
σ = (1)
A
式中：F 为万能材料试验机记录的瞬时载荷，A 为环状试样的原始横截面积。A 可表示为：

2
2
A = π(D − D ) (2)
in
out
n
式中：D ou t 和 D 分别为试样的外径和内径。
i
准静态工程应变可表示为：
∆L
ε = (3)
L 0
式中：ΔL 为试样的瞬时位移，L 为试样的原始高度。位移数据直接由万能材料试验机的位移传感器记录。
0

图 6 为添加不同质量分数短切钛纤维的环
5
状活性材料静态压缩应力-应变曲线，对应的静
态力学性能参数如表 2 所示。由图 6 可以看出， 4
添加不同质量分数短切钛纤维的环状活性材料 3
在准静态压缩作用下的应力-应变曲线均可分为 Ture stress/MPa
3 个阶段：弹性阶段、硬化阶段和失效阶段。在 2 1#
初始加载弹性阶段，主要变形的是 PTFE 基体， 1 2#
3#
且 PTFE 基体和填料都只发生弹性变形 [28] 。随 4#
5#
0
着应变的增加，材料从弹性状态进入塑性硬化阶 0 2 4 6 8 10
段，最终达到最大抗压强度后失效。 True strain
短切钛纤维的加入有助于提高环状活性材 图 6 不同短切钛纤维质量分数 Al/PTFE 环状活性材料
料的抗压强度，环状活性材料的抗压强度随着短 在静态压缩下应力-应变曲线
切钛纤维的质量分数的增加呈先提高后降低的 Fig. 6 Stress-strain curves of Al/PTFE annular reactive
materials with different short-cut titanium fiber content
趋势。当短切钛纤维的质量分数为 3% 时，抗压
under quasi-static compression
强度达到峰值（5.01 MPa）。这是由于当纤维质
表 2 不同短切钛纤维质量分数 Al/PTFE 环状活性材料
量分数较低（0～3%）时，纤维均匀分布在基体内
在静态压缩下力学参数
部，与基体形成有效界面结合，增强界面强度。
Table 2 Mechanical parameters of Al/PTFE annular
纤维作为骨架支撑基体颗粒，有助于减少压制过
reactive materials with different short-cut titanium
程中的孔隙率，提高材料致密度。Al/PTFE 基体 fiber content under quasi-static compression
的塑性变形能力起主导作用，纤维通过阻碍位 样品 弹性模量/MPa 屈服强度/MPa 抗压强度/MPa
错运动或分子链滑移来提升强度 [29] ，因此抗压 1# 4.74 1.88 2.10
强度呈上升趋势。当短切钛纤维质量分数较高 2# 4.97 3.44 3.76
（3%～7%）时，纤维在基体内部容易发生团聚，形 3# 6.12 4.38 5.01
成局部应力集中区域，这些区域往往成为裂纹萌 4# 2.59 2.88 3.42
生 的 起 点 。 此 外 ， 过 量 的 钛 纤 维 可 能 会 破 坏 5# 1.72 2.53 3.06
Al/PTFE 基体的连续性，导致界面区域出现孔隙
或缺陷，从而降低材料的整体致密性并削弱载荷在材料内部的有效传递效率，因此抗压强度呈下降
趋势。

2.2 动态力学行为
环状活性材料的动态力学性能是通过 SHPB 测量入射杆、反射杆和透射杆上的应变脉冲来反演试
样的动态响应。用二波法对采集的数据进行处理，按照一维应力波理论和应力均匀性假定，测试过程中
试件的应变率、应变及应力 [30] 可表示为：

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