衝擊的問題會因衝擊速度的高低而有所不同,當速度較低時,無須考慮應變率的影響,但是在現今許多應用上,多處於中、高速衝擊,例如汽車碰撞、子彈貫穿等的問題,因此必須考慮材料在此種狀況下應變率的現象,在理論上我們使用三維積層板殼理論為基礎,再佐以完全剛體黏塑性行為應力---應變率之關係來探討衝擊問題。本文進行的方向由低速衝擊問題著手,因為衝擊體並非剛體,在衝擊過程中會因本身的變形而有形同阻尼的效果,所以力量作用時間較長而相互的作用力變小了一些,但是因為低速衝擊的變形不大,其行為與剛體相去不遠。當我們加大衝擊體的速度(10 m/s、100 m/s及250 m/s) ,衝擊體所受的應力到達降伏應力,此時變形行為由彈性逐漸轉為塑性變形,本文所採用的應變率隨每一變形階段而變化,不同於以往文獻所用的固定式的應變率,如此來估算衝擊頭及被衝擊體的變形及穿入行為,應較為貼切。由本文結果發現,在衝擊行為下,衝擊體在接觸到平板的瞬間,前緣的應力會迅速上揚,在中高速衝擊下(v = 250 m/s)應力甚至可達60MPa左右,隨時間增加,我們可以發現衝擊頭前後緣的應力會愈來愈近,但是當前緣開始產生塑性變形時,後緣應力變化就很微小,這是因為前緣塑性變形使得阻尼效應加大所造成的。此外,我們可以發現當衝擊速度大於250 m/s 時,只會造成塑性變形區的加大,對於貫穿平板並無太大的幫助,因為前緣接觸區加大會分散穿入的力量,增加前進的阻力,所以提高速度並非貫穿的主要因素。由此可知,在選擇衝擊頭時應選剛性較強,而其最佳衝擊速度應小
|