在过去的一个世纪见证了使用聚合物作为工程材料的巨大增加。虽然被广泛应用于几乎所有工程领域这些材料，聚合物随时间的非线性动态行为是不能很好地理解。这种知识的缺乏尤其令人不安的认为是遭受冲击负荷目前的设计方案为聚合物成分。相比之下，我们的塑性变形金属的知识是相当大的。
我们本次调查的重点是典型的工程聚合物的PC-LEXAN高负荷率相结合的压缩和剪切变形®（PC）。PC是透明的，无定形热塑性缩聚物具有优良的强度和韧性。动机的研究从古典金属塑性基于错位的机制，体积和剪切行为的事实茎通常被认为解耦。即使在发达国家典雅线性粘弹性理论，体积和剪切行为也被视为非耦合。1然而，当百分之一以上的量级聚合物经验株，非线性粘弹性开始制作明显的贡献。在最近的一些研究，但已经观察到，准静态加载条件下聚合物的剪切行为由扩张（体积压缩或拉伸）被明显地影响。2的剪切应力也可能会产生聚合物中的体积变化。因此，按理说，即使剪切载荷作用下一些体积依赖性的影响力存在。行之有效的解释这种现象是聚合物，顾名思义，是由相互关联的分子链的，并有一定的自由体积，使链条移动和移位。少可自由体积，就越难对链移动。因此，除了传统的单轴实验室实验中，对标本进行多轴向应力实验所必需的开始理解如何表征聚合物的相应的依赖于时间的行为。
图1。
示意用于进行在聚碳酸酯（PC）的超高剪切速率实验的高应变速率板冲击压力剪切实验。
通过这些原因的启发，我们进行了一系列新颖的平板冲击实验探究PC的综合压缩和剪切响应在超高剪切速率。3，我们夹薄膜电脑的两个硬弹性板之间，并通过一个弹性飞板的影响在一个板冲击压力和剪切力的配置（见图1）。另外，通过采用前部和后部目标板的适当组合，突然改变的流体静压力的高应变速率剪切过程。过程中引入的4通过研究从在静水压力的突然下降产生的剪切应力的演变，我们调查体积和equivoluminal（剪切）变形之间的耦合为玻璃状聚合物。
图2。
原理用来在中间应变率（每秒1000-2000株）进行单轴动态压缩实验分体式Hopkinson压杆的。
制定非晶PC的高应变率行为比较的基线，准静态和中间应变率实验，还进行了使用伺服液压试验机及分体式霍普金森压杆（SHPB），如示意图所示在图2。
图3。
（a）使用的伺服液压机和分体式Hopkinson压杆得到的PC的准静态和动态材料响应。（二）屈服应力为PC作为应变速率在 室温下的函数。增加屈服应力率的100秒一个临界应变率后急剧增加-1。
图3（a）和3（B）中进行，以更好地理解本收率和流量的无定形的PC的响应，应变，应变速率的函数的准静态和中间加载速率测试时的显示结果。这些结果与那些在无定形聚合物过去报告是一致的：三个不同的阶段被个人电脑的准静态的和动态的变形，即，初始的弹性和非线性粘弹行为，导致产率，应变软化和加工硬化过程中观察到的，以及流的优势在高温应变速率比准静态加载条件在各级塑性应变下的要高得多。如图3（b）中，屈服应力随应变速率的增加每秒100菌株的临界应变率后急剧的增加速率。
图4。
静水应力，剪应力和剪应变率的试样高应变率板冲击双重压力剪切实验与正常压力（静水压力）的变化历史。
电脑在超高应变率的剪切阻力如图4。时相比，在中间应变速率所获得的剪切流动特性有显著差异。的产率和流动应力水平比在SHPB实验中观察到高得多，而且确认的高剪切速率的强阳性效应的存在以及对剪切阻力的静水压力。有趣的是，有压力的剪切变形过程中下面的产量缺乏应变软化。事实上，流动应力显示了从一开始硬化，并通过实验的整个持续时间的持续。但必须指出的是准静态变形时，所观察到的应变软化被理解为可以通过在分子间壁垒链段的旋转与塑性应变的积累量减少所造成的。但是，由于在高压和高应变速率变形条件存在于该板的影响的实验中，预期的分子链包括链段的旋转的移动性被抑制，导致由于缺乏应变立即软化的下列屈服在高速率变形。这样一来，结果表明一个非常不同的变形机制的运作在PC机相比，其单轴压缩采用SHPB变形施加的双重压力和剪切钢板撞击实验超高剪切速率。响应于所述改变（下降）的流体静压力的无定形的PC显示相当大的灵敏度，以压力;剪切强度被观察到的初始减小，然后又重新开始对应于新的压力水平的应变硬化。这些结果是在即将到来的纸更详细地描述。5
我们拟使用从本研究的实验数据严格审查和验证现有模型的无定形聚合物也涉及到体积和equivoluminal变形之间的耦合非常高的剪切速率变形。在从这些无定形聚合物，从透明装甲眼镜和建筑釉料制成结构的高速冲击这种极端的负荷条件下是常见的。
维卡斯·普拉卡什
机械及航天工程凯斯西储大学系
维卡斯·普拉卡什是机械和航空航天工程凯斯西储大学的教授，并担任克里夫兰Traumaneuromechanics联盟的共同主任。他目前的研究兴趣是在设计和透明装甲的发展;轻质防弹衣，热管理和能源碳为基础的3D纳米材料，减轻钝性冲击和/或爆炸相关的外伤，头部和颈部受伤，脑震荡及策略应用，以及基于聚合物的纳米复合材料。