Page 63 - 《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

2c 0

 ˙ε(t) = − ε R (t)dt

 L


 w t
2c 0
ε(t) = − ε R (t)dt (4)
 L 0


 AE

σ(t) = ε T (t)

A S

式中：ε (t)、ε (t) 分别为 t 时刻的反射应变和透 16 1#
R
T
射应变，L 为试件的厚度，A、A 分别为杆件的截 2#
S
14 3#
面 面 积 和 试 件 的 截 面 面 积 ， ε 为 试 件 的 应 变 ， 12 4#
5#
σ 为试件的动态压缩应力，E 为杆的弹性模量， 10
c 为杆件的波速。 Stress/MPa 8
0
图 7 为添加不同质量分数短切钛纤维的环 6
状活性材料在 160 s −1 应变率下的应力-应变曲 4
2
线，表 3 为其对应的力学参数。从图 7 可以看
出，样品动态响应过程与准静态压缩变形行为相 0 0.004 0.008 0.012 0.016
似。短切钛纤维对 Al/PTFE 环状活性材料抗过 Strain
载性能具有显著的提升，随着纤维质量分数的提 图 7 不同短切钛纤维质量分数 Al/PTFE 环状活性材料
−1
高，环状活性材料的屈服强度和动态抗压强度均 在 160 s 应变率下应力-应变曲线
呈现先提高后降低的趋势，且在质量分数为 3% Fig. 7 Stress-strain curves of Al/PTFE annular reactive
materials with different short-cut titanium fiber
时达到最大值 5.20 和 15.43 MPa，相比于未添加
−1
content at 160 s strain rate
短切纤维的环状活性材料，分别提升了 101.6%
表 3 不同短切钛纤维质量分数环状 Al/PTFE 活性材料
和 93.1%。出现这种现象的原因主要是：当短切
在 160 s 应变率下力学参数
−1
钛纤维质量分数较低时（0～3%），纤维增强效应
Table 3 Mechanical parameters of Al/PTFE annular
对活性材料抗压性能起主导作用，此外，短切钛
reactive materials with different short-cut titanium
纤维在基体内部形成良好的界面结合，有效抑制 fiber content at 160 s strain rate
−1
了基体发生塑性形变，与此同时，分散在基体内 样品 屈服强度/MPa 抗压强度/MPa
部的短切钛纤维在裂纹尖端形成塑性桥接区，可 1# 2.58 7.99
以有效吸收能量，延缓裂纹进一步扩展 [31] ；当短 2# 3.20 10.21
切钛纤维质量分数较高时（3%～7%），纤维对活 3# 5.20 15.43
性材料的增强效应弱于界面失效，导致界面失效 4# 4.46 12.78
占主导作用，因而短切钛纤维含量过高反而会导 5# 3.89 11.92
致环状活性材料整体抗压强度下降。
2.3 冲击波参数
炸药爆炸后对周围介质形成的冲击波峰值压力、正相持续时间和正冲量等冲击波参数是衡量和评
定武器弹药杀伤效应的重要指标 [32] 。为了探究短切钛纤维质量分数对 Al/PTFE-RDX 组合装药爆炸特性
的影响，实验利用 PCB 传感器记录了相应的爆炸冲击波压力-时间数据。然而，由于空中爆炸实验中存
在的干扰因素较多，实验所得的原始压力波形常会有振荡、过冲等现象，因此传感器所采集的波形不能
直接使用，需要进行降噪处理。实验采用 Modified-Friedlander 三参数拟合式对实验采集的原始波形数据
进行拟合处理，获得更为准确的波形数据，处理后的典型压力时程曲线如图 8 所示。
Modified-Friedlander 三参数拟合式可表示为：
Å ã Å ã
t −αt
p = p m 1− exp (5)
t + t +
m
式中：p 为冲击波压力，p 为峰值压力，t 为时间历程，t 为正压持续时间，α 为冲击波波形系数。
+

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