1、本科毕业论文（20届）尼龙材料在不同应变率和温度下的力学特性所在学院专业班级工程力学学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I摘要【摘要】尼龙（NYLON，以下简称PA）是一种分子链上含有重复酰胺基团NHCO的热塑性树脂的总称。尼龙材料由于其优异的性能，引起各国学者的广泛关注，并已成为材料科学等领域的研究热点之一。本文旨在运用准静态力学实验和高应变率力学实验分析研究不同应变率和温度下尼龙材料的动态力学特性，确定应变率和温度对尼龙材料力学性能的影响。文中综述了国内外对于尼龙材料动态力学性能的研究进展和现状，介绍了传统的霍普金森压杆装置及其测试原理，并介绍了温度的控制技术。首先运用MTS810试验机对
2、尼龙材料试件进行了准静态下的实验，然后运用霍普金森压杆实验装置（SHPB）对尼龙材料试件在不同应变率（10001/S40001/S）和不同温度（室温，50,100）下进行实验，共得到了准静态和高应变率下的十一组实验数据，由这些实验数据得出了准静态和高应变率下的应力应变曲线，进而研究了应变率和温度对尼龙材料力学性能的影响。【关键词】尼龙；准静态力学实验；高应变率；温度；动态力学性能IIABSTRACT【ABSTRACT】POLYAMIDE（NYLON，PAFORSHORTED）ISONEKINDOFTHERMOPLASTICRESINMATERIALWHICHHASREPEATEDAMIDEGR
3、OUPSONITSMOLECULARCHAINPAISWIDELYCONCERNEDBYSCHOLARSINTHEWORLDFORITSEXCELLENTPERFORMANCEANDBECOMEONEOFTHEAROUSEDGENERALINTERESTINTHEMATERIALSSCIENCEFIELDINTHISPAPERWEWANTTOUSEQUASISTATICANDDYNAMICMECHANICALEXPERIMENTSTOANALYSISDYNAMICPROPERTIESOFNYLONMATERIALSONDIFFERENCESTRAINRATEANDTEMPERATURESAND
4、THENDETERMINEHOWTHESTRAINRATEANDTEMPERATUREAFFECTTHEMECHANICALPROPERTIESOFNYLONMATERIALWEDESCRIBEDTHERESEARCHPROGRESSANDSTATUSOFDYNAMICMECHANICALPROPERTIESOFPAANDINTRODUCEDTHETRADITIONALSPLITHOPKINSONPRESSUREBARSHPBANDITSTESTINGPRINCIPLE,ANDALSOWEINTRODUCEDTEMPERATURECONTROLTECHNOLOGYFIRST,WEUSETHEM
5、TS810MATERIALTESTINGMACHINETOCOMPLETETHEQUASISTATICMECHANICSEXPERIMENTANDTHEWEUSETHESPLITHOPKINSONPRESSUREBARSHPBTOCOMPLETETHEDYNAMICMECHANICALTESTSONVARIOUSSTRAINRATE10001/S40001/SANDTEMPERATURESROOMTEMPERATURE,50,100,WESHOWSTHESTRESSSTRAINCURVESOFNYLONSTUDYANDTHESTUDYHOWTHESTRAINRATEANDTEMPERATURE
6、AFFECTTHEMECHANICALPROPERTIESOFNYLONMATERIAL【KEYWORDS】NYLON；QUASISTATICMECHANICSEXPERIMENT；HIGHSTRAINRATE；TEMPERATUREDYNAMICPROPERTIESIII目录错误未定义书签。摘要IABSTRACTII目录III1引言111毕业设计的背景和意义112国内外研究进展213毕业论文所做的工作42理论背景5215211MTS810材料试验机装置简介5212分离式霍普金森压杆装置622霍普金森压杆的测试原理以及使用到的主要公式83实验及结果1031实验准备工作10311试件的制备103
7、12对杆和温度控制10313实验数据处理需要的软件1132准静态力学实验1133SHPB高应变率实验13331常温（20）下的试件1333250下的试件14333100下的试件1533410001/S应变率下的试件1633520001/S应变率下的试件1733640001/S应变率下的试件184实验结果分析195结论和展望196参考文献207致谢错误未定义书签。1引言11毕业设计的背景和意义尼龙NYLON,POLYAMIDE,简称PA是指由聚酰胺类树脂构成的塑料。此类树脂可由二元胺与二元酸通过缩聚制得，也可由氨基酸脱水后形成的内酰胺通过开环聚合制得，与PS、PE、PP等不同，PA不随受热温度的
8、升高而逐渐软化，而是在一个靠近熔点的窄的温度范围内软化，熔点很明显，熔点215225。温度一旦达到就出现流动。PA的品种很多，主要有PA6、PA66、PA610、PA11、PA12、PA1010、PA612、PA46、PA6T、PA9T、MXD6芳香醯胺等。以PA6、PA66、PA610、PA11、PA12最为常用。尼龙类工程塑料外观上都呈现为角质、韧性、表层光亮、白色（或乳白色）或微黄色、透明或半透明的结晶性树脂，它容易被著成任一种颜色。PA性能的主要优点有机械强度高，韧性好，有较高的抗拉、抗压强度。比拉伸强度高于金属，比压缩强度与金属不相上下，但它的刚性不及金属。抗拉强度接近于屈服强度，比
9、ABS高一倍多。对冲击、应力振动的吸收能力强，冲击强度比一般塑料高了许多，并优于缩醛树脂。耐疲劳性能突出，制件经多次反复屈折仍能保持原有机械强度。常见的自动扶梯扶手、新型的自行车塑料轮圈等周期性疲劳作用极明显的场合经常应用PA。软化点高，耐热如尼龙46等,高结晶性尼龙的热变形温度高,可在150度下长期使用PA66经过玻璃纤维增强以后,其热变形温度达到250度以上。表面光滑，摩擦系数小，耐磨。作活动机械构件时有自润滑性，噪声低，在摩擦作用不太高时可不加润滑剂使用；如果确实需要用润滑剂以减轻摩擦或帮助散热，则水油、油脂等都可选择。从而,做为传动部件其使用寿命长。耐腐蚀，十分耐碱和大多数盐液，还耐弱
10、酸、机油、汽油，耐芳烃类化合物和一般溶剂，对芳香族化合物呈惰性，但不耐强酸和氧化剂。能抵御汽油、油、脂肪、酒精、弱碱等的侵蚀和有很好的抗老化能力。可作润滑油、燃料等的包装材料。有自熄性，无毒，无臭，耐候性好,对生物侵蚀呈惰性，有良好的抗菌、抗霉能力。有优良的电气性能。电绝缘性好,尼龙的体积电阻很高,耐击穿电压高,在干燥环境下，可作工频绝缘材料，即使在高湿环境下仍具有较好的电绝缘性。制件重量轻、易染色、易成型。因有较低的熔融粘度，能快速流动。易于充模，充模后凝固点高，能快速定型，故成型周期短，生产效率高。测量材料在高应变率下力学特性的最普遍的方法是运用霍普金森压杆（SHPB）来测量。本论文旨在利
11、用材料试验机和SHPB动态力学实验装置，测量尼龙材料在不同应变率和温度下的应力应变曲线，研究应变率和温度对尼龙材料力学行为的影响。实验通过改变应变率（通过调节子弹长度、改变冲击速度来改变撞击杆的撞击速率）和温度（通过加热器和热传感器控制温度），从宽广应变率和温度范围内研究应变率和温度对尼龙2材料力学特性的影响。本文介绍了尼龙材料在不同应变率和温度下的压缩力学性能实验的过程和结果，同时对不同应变率和温度下的实验结果做了对比和分析，获得了应变率和温度对尼龙材料力学性能的影响12国内外研究进展在不同的应变率下，固体材料的力学性能往往是不同的。大量的动态试验说明，无论是金属材料还是非金属材料或者复合材
12、料，在相当宽的应变率范围内，材料的力学性质（诸如屈服强度，断裂强度等）及力学响应（如应力应变曲线等）是与速率相关的，尤其是一类应变率敏感材料在强冲击载荷下呈现出比准静态高的多的屈服应力或流动应力。例如，对于大多数金属，合金非金属和复合材料的应力应变关系出现明显的改变。下面以铝（图A）和低碳钢（图B）为例，给出前人实验得出的应力应变曲线14图A铝在不同应变率下的应力应变曲线3图B低碳钢在不同应变率下的应力应变曲线图C不同应变率对材料屈服强度的影响这些实验结果表明14（1）对每一种应变率都存在一条与之相应且互不相同的应力应变曲线，但应变率对应力应变关系的影响只有在应变率相差几个量级时才变的较为显著
13、（2）应力与应变率的关系依赖于应变。（3）应变率增加时，应力应变曲线提高。应变率相关性是材料对变形速率的敏感性。材料的塑性变形是在微观尺度上发生一些列基本过程的综合结果，通常认为它的微观机制是位错的不可逆运动，而应变率效应的机制也与此相关。事实上，由OROWAN14给出的塑性应变率与位错的关系公式以及GILMAN196814给出的位错速度与密度的经验关系表明塑性应变率变化的动力学规律与位错运动速度变化的动力学规律是一致的，在塑性变形过程中，总位错密度随塑性变形的增大而增大，对可动位错密度，由于位错见的相互作用的频率增大而使其份额减小。总位错密度的增大是塑性变形容易发生，材料出现软化，而可动位错
14、密度份额的减小则使塑性变形更为困难，材料表现出硬化特征。因此，材料最终的塑性变形状态以及其强度就是上述软化和硬化的综合结果。而实验表明，在给定的应变下，高应变率对金属及合金材料有强化效应，高分子聚合物的力学性能对应变率的敏感性则比金属材料要高的多。材料内部结构越完善，位错缺陷数目减小，不仅静态强度特性越好，应变率对强度改善的影响也越小。在冲击状态下，人们已经注意到温度与应变率间的相互关系，有时提高材料温度相当于降低应变率。以TA为例，下图是TA在应变率为50001/S不同温度下的应力应变曲线14图DTA在不同温度下的应力应变曲线可以清晰的看出高应变率下，温度对于材料力学性能的影响。提高材料温度
15、相当于降低应变率。可以大胆猜测，尼龙材料对于应变率也是敏感的，事实上，实验表明，一种聚丙烯材料与尼龙66的共混体表现出了对应变率的较高的敏感性。与准静态下相比，高应变率下的共混体的力学性能如弹性模量，屈服强度等有明显提高。最近几年的研究发现，奇数尼龙具有特别优良的介电性能和压电性能，在高温下尼龙的压电常数比目前最好的压电高聚物聚偏二氟乙烯的相应值高2倍。因此，对奇数尼龙的研究又重新引起了国内外的普遍重视。尼龙11作为一种新型的压电高聚物，其点穴性能与力学性能密切相关，然而设计这方面的研究工作至今仍然很少，研究结果也有很大差异。梁子才等人研究了尼龙11薄膜在180摄氏度至180摄氏度范围内的动态
16、力学性能11。在76、52和140摄氏度附近出现了三个力学损耗峰，分表对应于、松弛。从180140摄氏度，弹性模量降低了一个数量级11。因此。用动态力学方法来研究奇数尼龙的分子运动机理成为未来研究的重要课题。同时，对于尼龙材料加入碳纤维，玻璃纤维以及阻燃剂，填充剂对于改善尼龙材料的力学性能如拉伸强度，弯曲强度，屈服强度都具有重要的意义。另外，纳米复合材料可以显著增加基体材料的某些性能,为了研究其在不同应变率下的力学特性和纳米颗粒的改性效果,可以利用拉伸式霍普金森拉杆实验装置对纳米尼龙复合材料进行动态力学实验,以讨论应变率效应和纳米颗粒含量对基体的影响和纳米材料的增强机理。13毕业论文所做的工作
17、在实验中，通过利用MTS810材料试验机对试件进行准静态力学实验，我们可以得到在静态条件下尼龙材料的静态力学性能。但是，由于实际工作的需要，静态条件下材料的力学性能远不能满足工程实际的要求。所以，此次论文的关键所在就是利用5SHPB来确定尼龙材料的动态力学性能。根据中型霍普金森压杆装置的杆的直径，尼龙材料试件的尺寸大致定为直径12毫米，直径05毫米的圆柱形。利用霍普金森压杆装置分别测试了应变率分别为10001/S,20001/S,4000S/S以及温度分别为室温，50,100下共九组试件，每组试件有三个，然后取平均值作为最终实验数据进行分析。2理论背景21211MTS810材料试验机装置简介图
18、一MTS810材料试验机图一为实验室拍摄的MTS810材料试验机（本文中所涉及的实物图片均是在宁波大学工学院124和118室拍摄的）。随着科学技术的发展，MTS810材料试验机广泛应用于金属、塑胶、电子、食品等行业的材料强度测试。它主要由三部分组成加载驱动系统，载荷6测量系统，变形测量。由于此篇论文的重点放在研究高应变率条件下材料的力学性能，而MYS810材料实验机主要做静态力学性能的测试，故简单介绍一下。MTS材料试验机为电液伺服闭环控制，静、动态多用途万能试验系统。该机设有手动和计算机自动控制两种操作方式。主控计算机采用建立在WINDOWSNT基础上的OS/2操作系统，自带多个软件包，可以
19、实现预定载荷谱加卸载试验的程序控制；能方便地进行控制与试验数据观察之间的切换，并能对试验曲线坐标进行适时变换。该机配有多种夹具、引伸仪及环境温度箱，大大提高了测试精度和材料的试验温度范围，被广泛地用于各种工程材料的力学性能测试工作；本试验机主要用于多种材料的静、动态单轴拉伸、压缩、三点弯曲和四点弯曲试验。多种波形和随机疲劳试验配以高低温附加设备还可以进行高低温环境下材料力学性能上述试验。可测试材料中的应力、应变和位移值及各参数随时间的变化过程，并可通过计算机进行各参数的数据采集、处理和计算，输出所需要的结果。MTS810材料试验机的主要性能指标主机载荷容量250KN，液压动作行程150MM载荷
20、传感器精度优于05，环境温度范围129C540C。212分离式霍普金森压杆装置相对于准静态加载试验，系统研究材料动态力学性能是在20世纪50年代至60年代后才逐步开展的。各类液压（或气动）加载装置是早期开展材料动态力学性能研究的主要设备，但这些装置最高加载应变率一般在100数量级，很难实现更高应变率加载。相比较而言，落锤实验能实现较高应变率加载，但由于垂体本身的惯性对加载的影响得不到合理的处理，使得实验结果误差往往较大，并且实验过程中得不到完整的应力应变曲线。随着SHPB技术的提出和逐步完善，由于其具有实验装置简单，操作方便，测量方法精巧，加载波容易控制，应变率范围宽，成本低等一系列优点，正逐
21、步得打广泛应用。12在SHPB发展历史中，一般认为，JHOPKINSON与BHOPKINSON是利用长杆中应力波传播技术研究材料在高应变率下力学性质的奠基人。1914年BHOPKINSON首次提出来利用压杆进行材料动态力学实验的技术方法，当时该技术还只可用于测量冲击载荷的脉冲波形。后来许多学者发展和完善了这一冲击压缩实验技术。目前较为成熟的SHPB技术是1949年KOLSKY提出的。他将压杆分成两截，试件置放其中，可以方便地记录到加载脉冲的应力时间，应变时间及应变率时间等动态实验曲线，从而获得材料在冲击载荷作用下的应力应变关系曲线。12SHPB可广泛用于实测材料在高应变率下（102104/S）
22、的应力应变曲线，是目前研究材料动态力学性能最基本的实验装置。为了测试尼龙材料在高应变率和温度下的动态力学性能，本论文采取的是分离式霍普金森压杆装置。该装置主要有三部分组成，分别是加载驱动装置，压杆测试系统，信号测试与记录系统。试验中动态加载过程大致如下子弹（或撞击杆）撞击入射杆的一段，在入射杆内产生并传播一个应力脉冲（称之为入射波）；当入射波传至杆和试件的交界端（入7射端）时，应力脉冲作用到试件上并在其两端的试件杆界面多次反射透射，造成试件的高速变形；与此同时，形成在入射杆中传播的反射波以及在透射杆中传播的透射波。下图（图二）是实验室中拍摄的霍普金森压杆实验装置图二如图三为分离式霍普金森压杆系
23、统示意图5图二（1）光门（2）入射杆（3）试件（4）反射杆（5）吸收杆（6）阻尼吸能装置（7）子弹（撞击杆）（8）应变片（9）振荡器（10）超动态应变仪（11）电子计8数器（12）瞬态波存储器（13）计算机22霍普金森压杆的测试原理以及使用到的主要公式SHPB试验技术是建立在两个基本假定15基础上的，即1压杆的一维弹性变形假定；2试件中的应力及应变在变形中处于均匀状态。第一个假定的直接产生的两个结论就是1波在杆中的传播程是无弥散从而也是无畸变的；2杆横截面在变形及运动中保持为平面,这包括对试件的平面加载。而由第二个假设产生的结论就是由试件的端面应力及总变形即可推算材料的受力变形特性。图四所示为
24、典型的测试信号波形。按照一维应力波理论，杆试件端的作用力及运动速度可以根据压杆上某一位置测得的表面应变来推算。应变是由入射杆和透射杆上粘贴的应变片来测量的，其中入射杆上测得的入射波I及反射波R两个脉冲，透射杆中测得透射波T，一般出于数据分析的简化，希望测得的信号是简单波，这对杆的长度及应变片粘贴位置有一定要求（较新的处理技术已可以解决多个波形重叠的问题）。图四典型测试信号波形9由实验测得的应变信号，作用在试件上的轴向应力及轴向应变率和应变可由公式（11）16来计算00000112IRTSTIRTSIRTSCTTTLCTTTDTLAETTTA上式中IT、RT及TT分别为应变片I、II记录到的信号
25、；A0为压杆的横截面积，E0和C0为压杆材料的杨氏模量和压杆的一维弹性波波速；AS和LS分别为试件的原始横截面积和长度故这里给出的是试件中的工程应力及工程应变。11式即为被称作二波法的数据处理公式。不过此时还需要注意的是时间已经被平移至杆试件作用端面。此外，按均匀性假定（第二个假定），试件中应力处处相等，故有公式（12）12IRTTTT将12代入11式，就得到公式（13）经典的SHPB测试信号（二波法）处理公式000002213RSTRSTSCTLCTDTLAETA103实验及结果31实验准备工作311试件的制备试件中的应力及应变均匀假设15，是SHPB实验方法有效性的重要前提。为了更好的满足
26、均匀性假设，需要减小试件的长径比，即尽可能减小长度，采用薄片试件，减少加载脉冲来回反射时间，以快速实现试件内应力应变的均匀化。在试件的制备过程中，需要注意到这一点。实验室储备的尼龙材料直径大概为12毫米，厚度大概为8毫米，且表面向内凹陷。为了达到实验要求，需要将试件打磨成直径约为12毫米，厚度约为5毫米。先使用粗砂纸打磨，后用细砂纸打磨。最后的试件需要确保两端面平行且表面尽量平整光滑。共制备70个试件分别用于准静态力学实验和高应变率高温度下的动态力学实验。312对杆和温度控制实验过程中，必须确保试件夹在入射杆和透射杆之间，并且必须确保压杆之间是对齐的。为了确保应变率不变，需要子弹（撞击杆）的方
27、位保持不变，为此，需要标定子弹（撞击杆）的方位。从子弹开始，沿着入射杆，透射杆，吸能杆的顺序通过调整垫片的位置和角度一一对杆，对齐后将杆和垫片的位置和角度一一在试验台上做好标记，每次实验前按照标记的位置和角度对好杆再进行实验。试验中采用如图所示的电阻加热器进行加热。将加热器套在杆和试件上，在上部的孔中插入热电偶以测定即时的温度。例如在50下的实验，由于考虑到加热设备的散热和加热的不均匀性（热电偶测量的是试件周围空气的温度，当空气温度达到某一温度时，试件还未达到这一温度），先加热到55，然后切断加热器电源开关，待到温度回落到50时再开气枪放出子弹。如图五为实验室拍摄到的套在杆和试件外的加热器和插
28、在加热器内的热电偶。11图五加热和温度测量设备313实验数据处理需要的软件实验的最终结果需要靠实际处理出来的图像来显示，在动态试验的数据处理中，需要用到的软件主要是MATLAB和ORIGIN。MATLAB并没有直接提供一个SHPB实验处理程序，而实验室的宋老师已经编写一段专门用于SHPB实验处理的程序，本文中实验数据处理借用宋老师编写的MATLAB程序。静态数据处理用到的软件主要是ORIGIN。32准静态力学实验利用MTS810材料试验机，分别对常温下应变率为0011/S和00011/S下的尼龙材料进行了实验，得到了两种情况下的应力应变曲线。（注意准静态力学实验和高应变率实验的应力应变数据均为
29、工程应力和工程应变）图六所示分别为应变率为0011/S和00011/S下的应力应变曲线。1200000501001502002503001020304050607080STRESSMPASTRAIN0011/S00011/S图六由图六所示的应力应变曲线可知在准静态条件下尼龙材料的力学性能变化并不十分明显，应变率提高十倍后，应力水平略有降低。1333SHPB高应变率实验准静态力学实验完成之后，进行高应变率条件下的实验。由于尼龙材料的熔点为220左右，所以选用20、50、100三个温度进行实验是可行的。在常温（20）50100三种不同温度下分别进行尼龙材料在应变率分别为10001/S、20001/
30、S、40001/S下的动态力学实验。试件和杆间通过凡士林润滑。可以得到三组应力应变曲线，从而得到材料的力学性能。331常温（20）下的试件图七所示为常温下应变率分别为10001/S、20001/S、40001/S下的应力应变曲线。由图七可知在常温下，材料的应变率越高，所产生的应力就越大，响应的屈服应力也越大。14000002004006008010012014016018020406080100120140STRESSMPASTRAIN10001/S20001/S40001/S图七33250下的试件图八所示为50下应变率分别为10001/S、20001/S、40001/S下的应力应变曲线。由图
31、八可知在50下，材料的应变率越高，所产生的应力就越大，屈服应力也越大。15000002004006008010012014016020406080100120STRESSMPASTRAIN10001/S20001/S40001/S图八333100下的试件图九所示为100下应变率分别为10001/S、20001/S、40001/S下的应力应变曲线。由图九可知在100下，材料的应变率越高，所产生的应力就越大，屈服应力也越大。160000020040060080100120140160180200220240102030405060STRESSMPASTRAIN10001/S20001/S40001
32、/S图九33410001/S应变率下的试件图十所示为10001/S应变率下温度分别为20、50、100下尼龙材料的应力应变曲线。由图十可知10001/S应变率下，随着温度的升高，所产生的应力逐渐降低。17图十33520001/S应变率下的试件图十一所示为20001/S应变率下温度分别为20、50、100下尼龙材料的应力应变曲线。由图十一可知20001/S应变率下，随着温度的升高，所产生的应力逐渐降低。18000005010015020020406080100120140STRESSMPASTRAIN2050100图十一33640001/S应变率下的试件图十二所示为40001/S应变率下温度分别
33、为20、50、100下尼龙材料的应力应变曲线。由图十二可知40001/S应变率下，随着温度的升高，所产生的应力逐渐降低。000005010015020406080100120140160STRESSMPASTRAIN2050100图十二194实验结果分析通过对应力应变曲线的分析，对于同一种尼龙材料，可以对以下几个方面进行分析。（1）准静态条件下，尼龙材料的力学性能变化并不十分明显，但应变率提高十倍之后，材料的韧性和强度略有降低。（2）由图七至图九（分别为室温，50,100下试件的应力应变曲线）可以得出应变率对尼龙材料力学特性的影响随着应变率增加，材料的应力增加，屈服应力也随之增加。（3）由图十
34、至图十二（分别为应变率为10001/S,20001/S,40001/S下试件的应力应变曲线）可以得出温度对尼龙材料力学特性的影响随着温度增加，材料的应力降低，屈服应力也随之降低。（4）由图六和图七（分别为准静态和高应变率下试件的应力应变曲线）可以确定高应变率可以显著增加尼龙材料的韧性和强度。（5）尼龙材料的压缩强度接近于屈服强度，这是尼龙材料的一个独特性能。然而最重要的是通过试验得出了尼龙材料的应力应变曲线，方便研究材料的力学性能和本构行为。材料的屈服强度分析温度应变率205010010001/S113MPA82MPA38MPA20001/S120MPA92MPA40MPA40001/S128
35、MPA94MPA42MPA表一材料的破坏强度5结论和展望尼龙材料已在国民经济许多部门得到了越来越广泛的应用，随着尼龙材料的广泛应用，为了适应承受爆炸与冲击等极端载荷的工程应用，人们越来越重视尼龙材料在高应变率下冲击行为的研究。为了得到尼龙材料在高应变率下和不同温度下的力学数据，我们采用了传统的霍普金森压杆实验技术，这项技术既经济又相对容易实现。文中所提到的温度控制技术也可以在以后的试验中借鉴。尼龙材料的应力应变曲线已经得出，温度和应变率都对尼龙材20料的力学性能有较显著的影响。此结果说明了收集尼龙材料在高应变率和不同温度下的应力应变曲线的重要性。同时，本文给出了各个温度和应变率下的破坏强度，结
36、果表明尼龙材料具有较好的机械强度和韧性，压缩屈服强度与金属不相上下20号钢的许用应力为130MPA左右。在未来的研究当中，一方面，可以通过调节子弹长度和形状、改变冲击速度，采用入射波形调节器和试件变形限位器等综合技术，实现试件的应变和应变率分别可控以及加载和卸载波形的可控，以便于在力学分析和显微观测中，比较和分析应变率或应变分别对材料纳微观结构演化的影响16；另一方面，将通过测量实验后试件的声速或刚度，以及我校力学与材料研究中心所发展的“SHPB实验与BP神经网络法结合法”或“SHPB实验与遗传算法结合法”等，从实测到的总的宏观力学响应中区分出材料本构响应和损伤演化所致的影响16。目前，对尼龙
37、材料的力学性能研究主要集中在材料的宏观力学性能上，很少涉及到材料的微观性能关于尼龙材料纳米力学性能的报道非常少，未来的研究将围绕尼龙材料的纳米硬度和动态纳米力学测试展开，研究塑性体材料在小载荷作用下的纳米尺度效应和动态载荷下的纳米性能。6参考文献1SNEMATNASSERANDJBISAACSDIRECTMEASUREMENTOFISOTHERMALFLOWSTRESSOFMETALSATELEVATEDTEMPERATURESANDHIGHSTRAINRATESWITHAPPLICATIONTOTAANDTAWALLOYSCENGINEERINGSCIENCES,UNIVERSITYOFCA
38、LIFORNIA,SANDIEGO,LA,JOLLA,CA920934016,USA2JULY19962WCHEN,FLU,DJFREW,MJFORRESTALDYNAMICCOMPRESSIONTESTINGOFSOFTMATERIALSJDOI101115/114648713OSLEE,MSKIMDYNAMICDYNAMICMATERIALPROPERTYCHARACTERIZATIONBYUSINGSPLITHOPKINSONPRESSUREBARSHPBTECHNIQUEJNUCLEARENGINEERINGANDDESIGN2262003119125RECEIVED22NOVEMBE
39、R2001RECEIVEDINREVISEDFORM3APRIL2003ACCEPTED24JUNE20034EWBILLINGTONANDCBRISSENDENDYNAMICSTRESSSTRAINCURVESFORVARIOUSPLASTICSANDFIBREREINFORCEDPLASTICSJROYALARMAMENTRESEARCHANDDEVELOPMENTESTABLISHMENT,FORTHALSTEAD,KENTMSRECEIVED7THSEPTEMBER1970,INREVISEDFORM1STOCTOBER19705LLWANG_,SQSHI,JYCHEN,DJHUANG
40、ANDLJSHENINFLUENCESOFSTRAINRATEANDSTRESSSTATEONDYNAMICRESPONSEOFCEMENTMORTARJINTERNATIONALJOURNALOFSTRUCTURALSTABILITYANDDYNAMICSVOL3,NO32003419433RECEIVED28JANUARY2003ACCEPTED5MAY20036王礼立，杨黎明，冲击动力学进展，王礼立，余同希，李永池编M，中国科技大学出版社，合肥1992，88116217ARUSINEK,RZAERA,JRKLEPACZKOCONSTITUTIVERELATIONSIN3DFORAWIDE
41、RANGEOFSTRAINRATESANDTEMPERATURESCINTERNATIONALJOURNALOFSOLIDSANDSTRUCTURES442007561156348苏碧军，王启智HOPKINSON压杆对准脆性材料的动态力学实验研究J岩土力学,2003,24增刊159WRBLUMENTHAL,DGTHOMPSON,CDCADY,GTGRAYIII,ANDDJIDARCOMPRESSIVEPROPERTIESOFPBXN110ANDITSHTPBBAXEDBINDERASAFUNCTIONOFTEMPERATUREANDSTRAINRATECINTERNATIONALJOURNAL
42、OFSTRUCTURALSTABILITYANDDYNAMICSVOL3,NO3200341943310AMLENNONANDKTRAMESHATECHNIQUEFORMEASURINGTHEDYNAMICBEHAVIOROFMATERIALSATHIGHTEMPERATURESJPIIS074964199800056411（美）朱卡斯等著作；张志云等译，碰撞动力学。兵器工业出版社，198312杨桂通，熊祝华塑性动力学198413梁子才向明江波刘立康述文尼龙11的动态力学性能研究高分子材料形变损伤和破坏学术讨论会论文集199414（美）尼尔生著；冯之榴等译高聚物的力学性能196615王正道，康爱健，薛琳力学基础实验教程200916曾鹏纳米增强高聚物动态力学特性2007
