碳纤维环氧复合材料在冲击加载下的状态方程

提出了一种各向异性状态方程(EOS)，用于将受冲击的任意对称性碳纤维环氧复合材料(CFC)的高压冲击雨贡纽(各向异性和各向同性)状态精确外推到其他热力学(各向异性和各向同性)状态。所提出的 EOS 使用应力张量的广义分解[Int. J. Plasticity \textbf{24}, 140 (2008)]，是各向同性材料 Mie-Grüneisen EOS 的数学和物理推广，并在各向同性极限下简化为该方程。尽管在厚度方向上线性的广义各向异性体冲击速度 $U^{A}_{s}$ 与粒子速度 $u_{p}$ 关系是足够的，但损伤软化过程会在 $U^{A}_{s}$-$u_{p}$ 关系中产生数值和斜率上的不连续性。因此，提出了伴随损伤软化过程的两波结构(非线性各向异性和各向同性弹性波)来描述 CFC 在冲击加载下的行为。在与非线性各向异性弹性波对应的测量范围内，线性 $U^{A}_{s}$-$u_{p}$ 关系显示 $c^{A}_{0}$ 值($U^{A}_{s}$-$u_{p}$ 曲线的截距)介于第一和第二广义各向异性体声速之间[Eur. Phys. J. B \textbf{64}, 159 (2008)]。解析计算表明，对于承受两波结构(非线性各向异性弹性和各向同性弹性波)的 CFC 复合材料，不同方向上的雨贡纽应力水平(HEL)与低冲击强度和高冲击强度下的实验测量结果一致。给出了结果并进行了讨论，并概述了未来的研究方向。