聂海亮，石霄鹏，陈春杨，李玉龙

(西北工业大学航空学院,陕西 西安 710072)

霍普金森压杆实验技术自1914年被提出以来[1]，经历了一百余年，已成为材料动态力学性能测试的一种最重要手段[2-4]。目前广泛使用的技术是Kolsky[5]在1949年提出的一种分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar，SHPB)。传统的SHPB通过撞击杆与入射杆的同轴碰撞产生压缩波，沿入射杆传播，并对试样进行加载[6]。SHPB一般被用来测量材料在高应变率下的塑性流动行为，在加载的最初阶段，试样两端的应力还未达到均匀，实验数据的可信度比较差，导致计算的材料特性在弹性段有部分无效数据。当应力波在试样中来回反射3～5个来回后，试样两端的应力达到均匀，实验数据才有效[7]。为了测量波阻抗较低的软材料，Wang等[8]提出用波阻抗较低的聚合物杆取代传统的金属杆。Hou等[9]提出了一种用于测量泡沫材料动态压剪力学性能的SHPB装置，将入射杆和透射杆与试样的接触端面改为斜面以产生压剪效应。崔云霄等[10]在此基础上设计了一种双透射杆的SHPB装置。这些改进都收到了良好的效果。鉴于传统SHPB加载方式中单向加载对试样内部应力平衡的影响，本文中提出一种单轴双向加载分离式霍普金森压杆(bidirectional-load split Hopkinson compression bar,BSHCB)实验技术，即在传统SHPB的基础上增加另一个对称的入射波，两边的入射波同时且对称地对试样进行动态加载。基于一维应力波传播理论，推导出单轴双向加载分离式霍普金森杆的数据处理公式，并通过有限元模拟对公式的可靠性进行验证。……