毛继泽，曲 嘉，夏培秀

（1.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2.哈尔滨工程大学 本科生院，黑龙江 哈尔滨 150001）

自Kolsky[1]将分离式霍普金森压杆（split Hopkinson press bar，SHPB）系统引入高应变率下材料的动态力学性能研究以来，该技术经过70余年的发展已逐渐成熟。但由于需使用火药或高压气体作为发射动力而具有一定的危险性，且部分典型的率相关材料如铅等重金属具有一定的毒性，因此不易推广。

目前，国内外不少大学研制并建设了SHPB设备，开展相关的实验教学与科学研究[2-7]，但由于存在危险性均由经培训的专职人员操作。实验过程中，由于发射气压、子弹长度、电桥桥压、增益系数、采样率和触发条件等实验参数的设置相互影响，在实际教学中学生难以熟练掌握，而是需要通过重复性实验积累经验、探索规律。然而，重复性实验教学的耗损费用较高、危险性增加，因此有必要通过变革SHPB装置的实验教学模式，研发虚拟仿真实验项目。

近年来，虚拟仿真技术被越来越多地应用于各学科专业的教学实践中，在实验教学中表现出巨大优势。虚拟仿真实验教学具有的沉浸式、交互性、可重复、低成本、无危险、可回放、易共享等特点[8-12]，为解决分离式霍普金森杆冲击压缩的实验教学提供了很好的解决方法。本文综合应用三维虚拟仿真技术和ANSYS有限元软件，开发了SHPB虚拟仿真实验教学项目，以下对此进行介绍。

1 开发需求、难点和思路

1.1 开发需求

（1）沉浸式环境需求。需要具有SHPB测试系统的全部要素，包括：杆系结构、应变片、气压调节系统、超动态电阻应变仪、数字存储示波器，以及试样和游标卡尺。……