王维斌 索 涛 郭亚洲 李玉龙 聂海亮 刘会芳 金康华 杜 冰 江 斌西北工业大学航空学院, 西安 710072

陕西省冲击动力学及工程应用重点实验室, 西安 710072冲击动力学及其工程应用国际联合研究中心, 西安 710072

1 引 言

传统霍普金森杆实验装置的研究起源于20世纪初期(Hopkinson 1914), 最初的霍普金森杆只能测量冲击载荷下的脉冲波形. Davies (1948)在Hopkinson设计的装置基础上发明了利用电容方法测量杆中的应力脉冲. Kolsky (1949)将霍普金森压杆采用入射杆、透射杆分离式结构用于研究材料在高应变率下的动态力学行为及材料的动态本构关系, 成功发展了分离式霍普金森压杆(图1), 简称SHPB (split Hopkinson pressure bar), 很多学者利用该实验装置开展了大量的材料动态性能研究工作.

图1

由于材料与结构的动态变形及破坏过程都是在应力波的作用下发生的, 因此应力波的产生方式至关重要. Kolsky (1949)设计的实验装置最初是利用炸药起爆来产生冲击脉冲, Krafft等(1954)改用炮/枪发射一个弹体(通常称为撞击杆)撞击入射杆形成了一个梯形脉冲, Hauser等(1961)使用Hyge速度发生器成功获取了恒定幅值的应力波. 1964年, Lindholm进一步完善了霍普金森压杆装置, 后来的研究者所使用的霍普金森杆基本上都是通过高压气体驱动子弹撞击入射杆来产生入射波.

将预先储存的弹性势能突然释放是应力波的另一种产生方式, 其中部分入射杆被静态扭转、拉伸或压缩而夹紧并施加预应力(Duffy et al. 1971), 该方法虽然可以同时释放拉伸(或压缩)波和扭转波, 但由于应力波纵波……