牛歡歡，閆曉鵬,2,3，羅浩舜，陳佳君，李志強(qiáng),2,3

（1. 太原理工大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院應(yīng)用力學(xué)研究所，山西 太原 030024；2. 太原理工大學(xué)材料強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)沖擊山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030024；3. 太原理工大學(xué)力學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，山西 太原 030024）

隨著現(xiàn)代武器裝備的不斷發(fā)展，對裝甲汽車和飛機(jī)的防護(hù)要求也在日益增強(qiáng)，前擋風(fēng)玻璃和側(cè)窗要在不影響視野的情況下，還要能夠有效的抵擋子彈和炮彈的沖擊，這樣可以在很大程度上提高人員在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的存活率，所以針對透明裝甲的研究具有很大的前景。亞微米氧化鋁單晶，俗稱藍(lán)寶石，是一種眾所周知的透明陶瓷材料，具有優(yōu)異的光學(xué)性能和優(yōu)越的力學(xué)性能。研究表明，在傳統(tǒng)氧化鋁陶瓷的基礎(chǔ)上，將其內(nèi)部的殘余孔隙率降低到0.05%以下時(shí)，就會使其變得透明，所以相較傳統(tǒng)氧化鋁陶瓷，藍(lán)寶石透明陶瓷內(nèi)部的氣泡和孔隙等缺陷較少。由于藍(lán)寶石透明陶瓷具有非常高的硬度和Hugoniot 彈性極限以及低密度，所以單晶藍(lán)寶石被認(rèn)為是用于透明盔甲配置的最佳陶瓷之一，因此沖擊載荷下藍(lán)寶石陶瓷的破碎過程也成為了很重要的研究方向。Krell 等經(jīng)過子彈沖擊實(shí)驗(yàn)比較了單晶尖晶石和藍(lán)寶石，得出了單晶尖晶石的性能高于藍(lán)寶石，并表現(xiàn)出與亞微米氧化鋁陶瓷相似的高穩(wěn)定性，并且Haney 等提出了一種基于機(jī)理的理論基礎(chǔ)來描述尖晶石優(yōu)于藍(lán)寶石的性能；Kleiser 等仔細(xì)比較沖擊多晶氧化鋁和單晶藍(lán)寶石的沖擊壓縮數(shù)據(jù)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)表明單晶藍(lán)寶石和多晶氧化鋁的應(yīng)力-體積行為存在顯著差異，證明了藍(lán)寶石在高速沖擊壓縮下仍然是單晶；Edward 等研究了平面藍(lán)寶石上兩個(gè)連續(xù)靜態(tài)壓痕對裂紋相互作用的影響，對主要壓痕周圍的不同徑向分離和角度位置進(jìn)行二次壓痕，結(jié)果表明，藍(lán)寶石的裂紋的相互作用高度依賴于相對于晶體取向的壓痕的空間關(guān)系。

國內(nèi)針對透明氧化鋁陶瓷的研究大多集中于制備和光學(xué)性能的研究，但是對于氧化鋁陶瓷的研究手段已經(jīng)很完善了。易海蘭等總結(jié)了透明氧化鋁陶瓷的研究進(jìn)展主要包括亞微米透明氧化鋁、晶粒定向透明氧化鋁以及固態(tài)晶粒生長法獲得氧化鋁單晶3 個(gè)方面；張曉晴等采用霍普金森壓桿技術(shù)對單晶α 氧化鋁(藍(lán)寶石)的動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了簡單的實(shí)驗(yàn),得到其應(yīng)力-應(yīng)變曲線,得到藍(lán)寶石的彈性模量以及高應(yīng)變率下藍(lán)寶石的抗壓強(qiáng)度和失效應(yīng)變；劉清風(fēng)等采用改進(jìn)的 SHPB 實(shí)驗(yàn)方法對 A1O陶瓷的動態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了研究，得到了材料的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線，結(jié)果表明，在較高的應(yīng)變率范圍內(nèi)，陶瓷材料的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有應(yīng)變率效應(yīng)；黃良釗等研究了A1O陶瓷動態(tài)性能增高的機(jī)理與金屬材料有所不同，它缺乏塑性變形，其破壞是裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展直至脆性斷裂，而且陶瓷的動態(tài)性能比其靜態(tài)性能與抗彈能力的相關(guān)性更強(qiáng)；談瑞等研究了AlO陶瓷的宏觀力學(xué)響應(yīng)與破壞機(jī)理，揭示了動靜態(tài)加載下裂紋成核與擴(kuò)展模式存在明顯差異，破壞模式的改變最終導(dǎo)致高應(yīng)變率下陶瓷材料應(yīng)變敏感性顯著增強(qiáng)；Heard 等對3 種不同陶瓷材料進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)的圍壓實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)峰值強(qiáng)度隨圍壓的增大而增大；王振等研究飛機(jī)風(fēng)擋無機(jī)玻璃在不同應(yīng)變率下的力學(xué)行為，通過觀察試樣變形過程及變形后的形貌可知,玻璃在壓縮載荷下的破壞模式為橫向張應(yīng)力引起的裂紋成核、沿軸向擴(kuò)展與聯(lián)結(jié)交錯(cuò)導(dǎo)致的失效破壞,并從微裂紋成核擴(kuò)展和能量耗散的角度對材料的應(yīng)變率效應(yīng)做出了合理的解釋；Chen 等和 Ravichandran 等采用改進(jìn)的SHPB 實(shí)驗(yàn)技術(shù)對圍壓條件下的玻璃陶瓷進(jìn)行了動態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在高圍壓（230 MPa）條件下，材料的破壞發(fā)生了脆性到韌性的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象；馮曉偉等指出陶瓷中破壞波的形成傳播機(jī)制主要由細(xì)觀力學(xué)行為控制，進(jìn)一步基于氧化鋁陶瓷的微觀掃描圖像，構(gòu)建了含晶相、玻璃相等細(xì)觀特征的力學(xué)模型，表明了陶瓷中破壞陣面的形成主要依賴于原生微缺陷在沖擊載荷下的快速形核擴(kuò)展過程，其傳播特性滿足擴(kuò)散過程。

國外針對藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的研究大多是對大尺寸的板狀進(jìn)行子彈沖擊和壓痕實(shí)驗(yàn)，研究其動態(tài)變形和破壞過程，缺少對小尺寸藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃在靜態(tài)和動態(tài)壓縮下的研究，國內(nèi)也大都是研究藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的制備和光學(xué)性能。本文中利用電子拉伸機(jī)和分離式Hopkinson 壓桿設(shè)備對圓柱形藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃材料試件進(jìn)行不同應(yīng)變率下的加載，研究該透明陶瓷玻璃材料在準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)加載條件下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，同時(shí)利用高速攝像機(jī)記錄試件的宏觀破壞過程，并分析其應(yīng)變率效應(yīng)和失效模式。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料試樣和實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)中所用的試樣為圓柱形，從其圓面看試樣是透明的，側(cè)面是磨砂面，2 種試樣的高度都是6 mm，直徑分別為6 和12 mm，如圖1 所示，準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)在電子拉伸機(jī)上進(jìn)行，通過控制拉伸機(jī)橫梁的速度，來對高度和直徑都是6 mm 的試樣進(jìn)行應(yīng)變率分別為10、10和10s的軸向壓縮實(shí)驗(yàn)，用高速攝像機(jī)記錄破壞過程，實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖2 所示。

圖1 試樣Fig. 1 Samples

圖2 電子拉伸機(jī)實(shí)驗(yàn)Fig. 2 Electronic stretching machine and experimental equipment

動態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)采用SHPB 裝置對 ? 6 mm×6 mm 和 ? 12 mm×6 mm 試樣進(jìn)行高應(yīng)變率加載，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖3 所示，由于藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃是脆性材料，且強(qiáng)度較大，試樣破壞后形成的碎片可能會嵌入桿端面，所以每次實(shí)驗(yàn)后都要用砂紙將桿的端面進(jìn)行打磨，避免端面不平整從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了保護(hù)桿端，在壓縮實(shí)驗(yàn)過程中在入射桿、透射桿和試件一端加碳化鎢墊塊，碳化鎢墊塊的直徑和桿一樣，厚5 mm，并且涂上凡士林，減小摩擦。根據(jù)SHPB 的實(shí)驗(yàn)原理，及一維應(yīng)力波理論，試件中的平均應(yīng)力為：

圖3 SHPB 設(shè)備示意圖Fig. 3 Schematic diagram of SHPB device

2 結(jié)果分析

2.1 準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在每種應(yīng)變率下保證3 組有效數(shù)據(jù)，由于試樣尺寸較小，所以加了一個(gè)高度20 mm 的鎢鋼墊塊，方便進(jìn)光，這樣方便用靜態(tài)高速攝像機(jī)更好的記錄在壓縮的過程中藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的破壞過程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4 和表1 所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃是脆性材料，在達(dá)到一定的壓縮強(qiáng)度后，會發(fā)生脆斷，沒有塑性階段，它應(yīng)力應(yīng)變曲線由加載段和失效段組成，加載段近似是直線加載，當(dāng)試件受到的平均應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，試件失效破壞。從圖4 和表1 可以看到，隨著應(yīng)變率的提高，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的抗壓強(qiáng)度也會提高，抗壓強(qiáng)度在應(yīng)變率10和10s之間的增幅要比在應(yīng)變率10和10s的增幅大。在實(shí)驗(yàn)過程中，試件所受載荷達(dá)到一定水平，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃會有響聲，達(dá)到其破壞強(qiáng)度時(shí)，會發(fā)出爆炸聲，最終完全破壞，碎片會高速飛濺，應(yīng)力曲線斷崖式下降。

表1 準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)試樣的破壞強(qiáng)度Table 1 Failure strength of the specimen quasi-static test

圖4 準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig. 4 Quasi static experimental results

圖5 是試樣在應(yīng)變率為10s強(qiáng)度隨著時(shí)間變化的曲線，圖中的插圖為曲線上紅圈標(biāo)注曲線的放大圖，曲線上的標(biāo)注的序號與圖6 中試樣的破壞過程相對應(yīng)，試件在壓縮過程中，用高速攝像機(jī)記錄了其破壞過程，幀率50 s，在圖6 中時(shí)刻1，試樣在受壓力的狀態(tài)下沒有出現(xiàn)損傷，保持著最初的形貌，在圖6 中時(shí)刻2，試樣的上端右側(cè)靠中的位置出現(xiàn)裂紋源，而且上端出現(xiàn)多條沿縱向的白條，說明藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃內(nèi)部出現(xiàn)了損傷，如圖中紅圈標(biāo)注；在圖6 中時(shí)刻3，因?yàn)樵嚇拥谋砻媸悄ド懊妫噍^于內(nèi)部，其表面相對粗糙，承載能力低，由表面裂紋沿縱向擴(kuò)展，伴隨著碎片飛出，在試樣的左側(cè)出現(xiàn)明顯的損傷帶，且右側(cè)靠中的裂紋向下延伸發(fā)展，此時(shí)圓柱形的試樣已經(jīng)變成了不規(guī)則柱體，但是試樣仍有承載能力；在圖6 中時(shí)刻4，由于試樣的不規(guī)則性，在破壞的區(qū)域會出現(xiàn)應(yīng)力集中效應(yīng)，所以在此區(qū)域的右側(cè)出現(xiàn)了新增加的損傷區(qū)域；在圖6 中時(shí)刻5 和6，右側(cè)靠中的裂紋沿著加載方向向下擴(kuò)展；圖6 中時(shí)刻7，裂紋繼續(xù)向下擴(kuò)展，使得試樣在加載過程中大面積表面區(qū)域脫落，形成了局部大面積的損傷區(qū)域，因?yàn)樵嚇颖砻娌糠謪^(qū)域的脫落，這個(gè)時(shí)候可以看到試樣內(nèi)部的變化，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃試樣內(nèi)部是透光的，可以看的有很多白的亮條，這是試樣內(nèi)部出現(xiàn)了裂紋，從強(qiáng)度和時(shí)間曲線上看，在這個(gè)過程中，試樣的強(qiáng)度出現(xiàn)了下降，由此可以推測，強(qiáng)度的下降是由于在此過程中裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展有關(guān)系，裂紋的快速發(fā)展，引起了應(yīng)力值的小幅度下降，然后試樣繼續(xù)受壓，應(yīng)力再次呈現(xiàn)上升趨勢；圖6中時(shí)刻8 是試樣強(qiáng)度曲線懸崖式下降的最后一刻，裂紋沒有明顯的增多，裂紋相互交錯(cuò)，達(dá)到試樣的最大承載能力；圖6 中時(shí)刻9，試樣最終破壞，大量碎片沿四周飛濺。在藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃試樣的破壞過程中，伴隨著開裂的聲音發(fā)出，最后發(fā)出爆炸聲，試樣最終失穩(wěn)破壞。試樣在破壞的過程中，會在上下兩端和其表面出現(xiàn)破壞，由于試樣內(nèi)部應(yīng)力場平衡被打破，使內(nèi)部裂紋的擴(kuò)展，在達(dá)到壓縮強(qiáng)度時(shí)，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃瞬間破壞，大部分形成小碎片，沿著四周高速飛濺，還有一部分成了粉末狀。

圖5 強(qiáng)度-時(shí)間曲線Fig. 5 Strength time curve

圖6 準(zhǔn)靜態(tài)下試樣破壞過程Fig. 6 Failure process of specimen under quasi-static state

在靜態(tài)壓縮的破壞如圖6 中時(shí)刻3 和時(shí)刻6，可以看到試樣脫落的形狀類似于玻璃條，說明準(zhǔn)靜態(tài)下，裂紋的擴(kuò)展方向是沿著加載方向的，但是由于試樣的不均勻性，即試樣的側(cè)面是磨砂面，相較內(nèi)部屬于承載能力最低的區(qū)域，所以在壓縮的過程中，試樣還未達(dá)到飽和狀態(tài)下出現(xiàn)表面區(qū)域的脫落，這樣的現(xiàn)象說明了，在加載的過程中，裂紋的擴(kuò)展路徑是有選擇性的，它會選擇容易擴(kuò)展的路徑去延伸擴(kuò)展，另一方面，在壓縮的過程中，試樣表面出現(xiàn)了破壞區(qū)域，造成了試樣成了不規(guī)則的形狀，而且在表面損傷區(qū)域有應(yīng)力集中效應(yīng)，這樣會縮短試樣的破壞過程，所以綜合來看，本文準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)得出的藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃抗壓強(qiáng)度極限要低于其真實(shí)強(qiáng)度極限。

2.2 動態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖7(a)所示為實(shí)驗(yàn)前對SHPB 設(shè)備的調(diào)試信號，入射桿和透射桿上記錄的典型矩形波應(yīng)力信號，因在調(diào)試階段未放入試樣，所以入射波直接進(jìn)入透射桿(忽略實(shí)驗(yàn)中的微小誤差)形成和入射波相同的應(yīng)力波脈沖，符合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行條件。圖7(b)中入射波在形成完整的脈沖后，在某一時(shí)刻對試樣進(jìn)行加載，透射波近似為三角形，下降沿對應(yīng)著試樣的加載過程，在最低處試樣達(dá)到破壞強(qiáng)度，上升沿對應(yīng)著試樣失效卸載；圖8 為試件在加載過程中的真實(shí)應(yīng)力強(qiáng)度和真實(shí)應(yīng)變率的變化趨勢，由圖8 可知試樣在破壞前后，應(yīng)變率是趨于平緩，說明試樣在加載的過程中應(yīng)變率近似恒定，試樣內(nèi)部應(yīng)力均勻，實(shí)驗(yàn)過程中基本滿足霍普金森壓桿中的一維應(yīng)力波均勻性假設(shè)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠。

圖7 動態(tài)壓縮中的經(jīng)典信號Fig. 7 Classic signals in dynamic compression

圖8 真實(shí)應(yīng)力和真實(shí)應(yīng)變率隨真實(shí)應(yīng)變的變化Fig. 8 Variation of real stress and real strain rate with real strain

圖9 所示為試件 ? 6 mm×6 mm 在應(yīng)變率為850、1 100、1 300 和1 450 s的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從圖9和表2 可以得到隨著應(yīng)變率的提高，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的壓縮強(qiáng)度也越來越大，但是失效應(yīng)變越來越小。

表2 動態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Dynamic experimental results

圖9 動態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig. 9 Dynamic experimental results

為了能更好的看到藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃動態(tài)壓縮載荷下的破壞過程，選擇用 ? 12 mm×6 mm 的試件，并且在SHPB 實(shí)驗(yàn)中對試樣進(jìn)行應(yīng)變率為1 000 s下的加載，因?yàn)樵谳^大應(yīng)變率下，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃破壞過程時(shí)間很短，不便于觀察和分析。動態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)過程中，用高速攝像機(jī)記錄了試樣破壞過程，圖10 試樣上方是入射桿，下方是透射桿。圖10(a)所示為試樣的初始時(shí)刻，在圖10(b)中第40 μs 時(shí)刻，應(yīng)力波傳播至試樣，試樣兩端出現(xiàn)小顆粒狀和粉末狀的碎片飛出，試樣的右側(cè)上端出現(xiàn)缺陷，產(chǎn)生裂紋源，如黃色箭頭所示；45 μs 時(shí)可以明顯看到試樣最左側(cè)和前端出現(xiàn)明顯的裂紋源，并且裂紋已經(jīng)成形；50 μs 時(shí)左側(cè)裂紋以貫穿整個(gè)試件，前端裂紋源擴(kuò)展至藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的中心位置；60 μs 時(shí)前端裂紋沿加載方向擴(kuò)展至試樣底部；75 μs 時(shí)在試樣的右下端出現(xiàn)裂紋；80 和95 μs 時(shí)，裂紋源沿加載方向繼續(xù)擴(kuò)展，在可以觀察的表面宏觀裂紋全部貫穿試樣，形成了若干藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃條。在壓縮荷載的持續(xù)作用下，試件的破壞過程是以生成沿加載方向的“縱向”裂紋開始，一旦產(chǎn)生貫通的縱向裂紋，試件表現(xiàn)為軸向劈裂。

圖10 動態(tài)壓縮下試件的破壞過程Fig. 10 Failure process of specimen under dynamic compression

藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的抗壓強(qiáng)度隨這應(yīng)變率變化的關(guān)系如圖11 所示?？梢杂霉奖磉_(dá)為：

圖11 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線Fig. 11 Fitting curve of experimental data

破壞過程如圖12 所示。在試樣壓縮過程中，會產(chǎn)生的橫向張應(yīng)力，試樣也會橫向膨脹，由于該材料是脆性材料，這種變化很小，不易被觀察到，隨著試樣應(yīng)力水平的持續(xù)提高，橫向張應(yīng)力會在藍(lán)寶石陶明陶瓷玻璃的端面的產(chǎn)生裂紋源，這些裂紋源會沿著試樣承載能力最低的區(qū)域軸向擴(kuò)展，形成貫穿式裂紋，如準(zhǔn)靜態(tài)壓縮中裂紋在磨砂面區(qū)域擴(kuò)展導(dǎo)致試樣表面積脫落，將整個(gè)試樣劈裂成若干藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃條，然后繼續(xù)受壓，發(fā)生彎曲變形，最終破壞形成小碎片。

圖12 所示為破壞的過程示意圖。試樣的側(cè)面的磨砂面相較試樣內(nèi)部可視為承載能力最低的部位，對比準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和動態(tài)壓縮的破壞過程，相同的點(diǎn)是，裂紋源均是試樣的端面產(chǎn)生的，且裂紋都是沿著加載的方向去擴(kuò)展的；不同的點(diǎn)是在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮中，試樣的加載速率要低于裂紋的擴(kuò)展速率，隨著試樣加載的繼續(xù)，裂紋沿著加載方向擴(kuò)展，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃試樣內(nèi)部的裂紋越來越密集達(dá)到飽和，以及表面脫落導(dǎo)致的應(yīng)力集中，最終達(dá)到壓縮強(qiáng)度極限而破壞；在動態(tài)壓縮中，從加載到試樣的破壞只有幾十微秒，所以加載速率是要高于裂紋的擴(kuò)展速率的。在試樣承載能力最低處的裂紋源還未擴(kuò)展時(shí)，試樣內(nèi)部的其他地方就已經(jīng)達(dá)到了開裂的條件，這樣就同時(shí)產(chǎn)生了多處裂紋源，這就需要更多的能量去促使這些裂紋源去成形，然后裂紋沿著加載方向擴(kuò)展，裂紋之間相互交錯(cuò)，直至裂紋達(dá)到飽和狀態(tài)，試樣破壞，所以相較之下，動態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)下，藍(lán)寶石的強(qiáng)度更接近其真實(shí)強(qiáng)度，因?yàn)樵谄淦茐牡倪^程中，避免了表面脫落導(dǎo)致的應(yīng)力集中效應(yīng)，宏觀上體現(xiàn)為藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的應(yīng)變率效應(yīng)，即隨著應(yīng)變率的提高，藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的抗壓強(qiáng)度越大。

圖12 破壞原理示意圖Fig. 12 Schematic diagram of failure principle

目前研究僅對于單軸壓縮，對于藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的三軸壓縮研究還很少有，但是已經(jīng)有研究表明，脆性材料的應(yīng)變率效應(yīng)是圍壓引起的，所以對于藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃應(yīng)變率效應(yīng)還需要進(jìn)一步研究。

3 結(jié) 論

本文中通過電子拉伸機(jī)和SHPB 裝置對藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)壓縮，并用高速攝像機(jī)記錄藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的破壞過程，可以得到以下結(jié)論。

(1) 藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃是典型的脆性材料，準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和動態(tài)壓縮下，該材料的抗壓強(qiáng)度會隨著應(yīng)變率的提高而提高，具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)；根據(jù)不同應(yīng)變率下的藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的破壞過程，分析得出在高應(yīng)變率下，加載速率遠(yuǎn)高于裂紋的擴(kuò)展速率，所以藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生多處裂紋源，這就需要更多的能量去使裂紋成形、擴(kuò)展，宏觀上就表現(xiàn)為應(yīng)變率效應(yīng)。

(2) 藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃的失效是在加載的過程中，由于藍(lán)寶石透明陶瓷玻璃會在承載能力最低的區(qū)域出現(xiàn)裂紋源，然后裂紋成形并且沿著加載方向擴(kuò)展，裂紋相互交錯(cuò)達(dá)到飽和狀態(tài)，最終達(dá)到抗壓強(qiáng)度破壞失效。