在過去的一個世紀見證了使用聚合物作為工程材料的巨大增加。雖然被廣泛應用于幾乎所有工程領域這些材料，聚合物隨時間的非線性動態行為是不能很好地理解。這種知??識的缺乏尤其令人不安的認為是遭受沖擊負荷目前的設計方案為聚合物成分。相比之下，我們的塑性變形金屬的知識是相當大的。
我們本次調查的重點是典型的工程聚合物的PC-LEXAN高負荷率相結合的壓縮和剪切變形®（PC）。PC是透明的，無定形熱塑性縮聚物具有優良的強度和韌性。動機的研究從古典金屬塑性基于錯位的機制，體積和剪切行為的事實莖通常被認為解耦。即使在發達國家典雅線性粘彈性理論，體積和剪切行為也被視為非耦合。1然而，當百分之一以上的量級聚合物經驗株，非線性粘彈性開始制作明顯的貢獻。在最近的一些研究，但已經觀察到，準靜態加載條件下聚合物的剪切行為由擴張（體積壓縮或拉伸）被明顯地影響。2的剪切應力也可能會產生聚合物中的體積變化。因此，按理說，即使剪切載荷作用下一些體積依賴性的影響力存在。行之有效的解釋這種現象是聚合物，顧名思義，是由相互關聯的分子鏈的，并有一定的自由體積，使鏈條移動和移位。少可自由體積，就越難對鏈移動。因此，除了傳統的單軸實驗室實驗中，對標本進行多軸向應力實驗所必需的開始理解如何表征聚合物的相應的依賴于時間的行為。
圖1。
示意用于進行在聚碳酸酯（PC）的超高剪切速率實驗的高應變速率板沖擊壓力剪切實驗。
通過這些原因的啟發，我們進行了一系列新穎的平板沖擊實驗探究PC的綜合壓縮和剪切響應在超高剪切速率。3，我們夾薄膜電腦的兩個硬彈性板之間，并通過一個彈性飛板的影響在一個板沖擊壓力和剪切力的配置（見圖1）。另外，通過采用前部和后部目標板的適當組合，突然改變的流體靜壓力的高應變速率剪切過程。過程中引入的4通過研究從在靜水壓力的突然下降產生的剪切應力的演變，我們調查體積和equivoluminal（剪切）變形之間的耦合為玻璃狀聚合物。
圖2。
原理用來在中間應變率（每秒1000-2000株）進行單軸動態壓縮實驗分體式Hopkinson壓桿的。
制定非晶PC的高應變率行為比較的基線，準靜態和中間應變率實驗，還進行了使用伺服液壓試驗機及分體式霍普金森壓桿（SHPB），如示意圖所示在圖2。
圖3。
（a）使用的伺服液壓機和分體式Hopkinson壓桿得到的PC的準靜態和動態材料響應。（二）屈服應力為PC作為應變速率在 ??室溫下的函數。增加屈服應力率的100秒一個臨界應變率后急劇增加-1。
圖3（a）和3（B）中進行，以更好地理解本收率和流量的無定形的PC的響應，應變，應變速率的函數的準靜態和中間加載速率測試時的顯示結果。這些結果與那些在無定形聚合物過去報告是一致的：三個不同的階段被個人電腦的準靜態的和動態的變形，即，初始的彈性和非線性粘彈行為，導致產率，應變軟化和加工硬化過程中觀察到的，以及流的優勢在高溫應變速率比準靜態加載條件在各級塑性應變下的要高得多。如圖3（b）中，屈服應力隨應變速率的增加每秒100菌株的臨界應變率后急劇的增加速率。
圖4。
靜水應力，剪應力和剪應變率的試樣高應變率板沖擊雙重壓力剪切實驗與正常壓力（靜水壓力）的變化歷史。
電腦在超高應變率的剪切阻力如圖4。時相比，在中間應變速率所獲得的剪切流動特性有顯著差異。的產率和流動應力水平比在SHPB實驗中觀察到高得多，而且確認的高剪切速率的強陽性效應的存在以及對剪切阻力的靜水壓力。有趣的是，有壓力的剪切變形過程中下面的產量缺乏應變軟化。事實上，流動應力顯示了從一開始硬化，并通過實驗的整個持續時間的持續。但必須指出的是準靜態變形時，所觀察到的應變軟化被理解為可以通過在分子間壁壘鏈段的旋轉與塑性應變的積累量減少所造成的。但是，由于在高壓和高應變速率變形條件存在于該板的影響的實驗中，預期的分子鏈包括鏈段的旋轉的移動性被抑制，導致由于缺乏應變立即軟化的下列屈服在高速率變形。這樣一來，結果表明一個非常不同的變形機制的運作在PC機相比，其單軸壓縮采用SHPB變形施加的雙重壓力和剪切鋼板撞擊實驗超高剪切速率。響應于所述改變（下降）的流體靜壓力的無定形的PC顯示相當大的靈敏度，以壓力;剪切強度被觀察到的初始減小，然后又重新開始對應于新的壓力水平的應變硬化。這些結果是在即將到來的紙更詳細地描述。5
我們擬使用從本研究的實驗數據嚴格審查和驗證現有模型的無定形聚合物也涉及到體積和equivoluminal變形之間的耦合非常高的剪切速率變形。在從這些無定形聚合物，從透明裝甲眼鏡和建筑釉料制成結構的高速沖擊這種極端的負荷條件下是常見的。
維卡斯·普拉卡什
機械及航天工程凱斯西儲大學系
維卡斯·普拉卡什是機械和航空航天工程凱斯西儲大學的教授，并擔任克里夫蘭Traumaneuromechanics聯盟的共同主任。他目前的研究興趣是在設計和透明裝甲的發展;輕質防彈衣，熱管理和能源碳為基礎的3D納米材料，減輕鈍性沖擊和/或爆炸相關的外傷，頭部和頸部受傷，腦震蕩及策略應用，以及基于聚合物的納米復合材料。