对柱壳结构在爆炸载荷作用下的变形、损伤以及破坏模式的研究主要来源于军事领域,壳体在爆炸载荷下的膨胀是一个涉及材料在强冲击载荷下失效、结构在高应变率加载时破坏的复杂过程,该问题在结构防护、武器设计中有重要意义,因此关于爆炸加载下柱壳的膨胀断裂问题一直是研究的重点。金属柱壳在爆轰载荷作用下的破坏过程及断裂模式与多种因素相关,深入理解爆炸加载下柱壳膨胀断裂行为的物理机制,可以为军事及工业设计和制造提供依据。论文基于塑性理论探讨了不同爆炸压力作用下柱壳膨胀过程应力状态的演化特征,分析了爆炸压力对拉伸断裂、剪切断裂的影响,进一步通过设计实验研究载荷脉宽及载荷峰值对柱壳碎裂特征的影响,同时结合对回收碎片的宏观及微观分析,讨论载荷特性对TA2钛合金柱壳破坏过程及特征的影响。结果显示:(1)塑性理论分析结果表明:当爆轰压力较小时,由应力条件?_?=_ap决定的零静水压界面越靠近内壁,拉伸断裂区越大;随爆炸压力增大,静水压应力区越大,表明更易在近内表面处发生材料热塑性失稳,形成剪切弱区,易形成由近内壁起始的绝热剪切破坏。(2)当采用不同密度的炸药对TA2钛合金柱壳进行加载时,壳体均呈现为由内壁起始的剪切断裂模式。当载荷峰值较低时,仅在裂纹前端存在绝热剪切带,并且碎片的尺寸较大;随载荷峰值提高,在壳体内表面存在大量网状分布的绝热剪切带,裂纹由内壁起始并沿绝热剪切带扩展;载荷峰值较高时,发现柱壳的碎裂呈现一种单旋剪切破坏形式,由内壁起始的绝热剪切带沿与断裂面平行的方向发展。(3)不同填塞装药(实心药柱、空心药柱)下,TA2壳体碎片均呈现为剪切断裂模式,但其形成过程不同:实心药柱加载时,在柱壳内壁处形成45°或135°交叉的网状绝热剪切带,裂纹从内表面起始沿剪切带向外扩展至外表面形成断裂;当空心药柱加载时,首先在壳体壁厚中部形成微损伤带,裂纹从微损伤带起始向内外表面扩展并导致碎裂。