霍普金森拉压杆

    材料动态力学性能参数是研究交通碰撞、空间碎片撞击、武器毁伤等结构冲击响应的基础数据。高应变速率下金属材料的压缩性能反映了材料在动态压缩载荷下的塑性流动、应变速率效应等力学特征，是结构设计、优化和制造中的关键材料参数，是建立材料塑性大变形本构模型与失效判据的重要参量， 也是采用数值分析方法研究金属材料结构冲击行为进行模拟不可缺少的基本依据。当金属材料处于高应变速率变形时，许多材料的动态力学性能（如屈服强度、失效应变）表现出应变速率相关性。高速撞击条件下金属材料经历的应变速率高达10²ｓ^-1~10⁴ｓ^-1，远高于GB/T7314-2005中的应变速率(10^-5ｓ^-1~10^-4ｓ^-1)。因此通过高应变速率压缩试验方法测试金属材料动态压缩力学特性，对于金属结构设计的选取材料、优化、加工和数值评估等方面具有重要的工程应用意义。

    霍普金森压缩试验是研究材料在应变速率范围为10²ｓ^-1~10⁴ｓ^-1内力学性能的主要试验方法，基于一维弹性应力波和试样应力、应变分布均匀性假定，根据一维波传播理论求解波导杆与试样端面的应力-位移-时间关系，从而得到试样的应力-位移-应变关系。其试验装置具有结构简单、测量方法精巧、操作方便、加载波形容易控制的特点，通过设计加载脉宽和试样尺寸，使试样在变形过程中处于动平衡状态，从而在试样变形分析中无需考虑波动效应，将应力波效应与应变速率效应成功解耦，获得材料在高应变速率下的力学性能。

    基本原理为：当枪膛中的打击杆（子弹）以一定速度弹入输入杆时，在输入杆中产生一个入射脉冲，应力波通过弹性输入杆到达试件，试件在应力脉冲作用下产生高速变形。

    应力波通过试件同时产生反射脉冲，进入弹性输入杆和投射脉冲进入输出杆。测速器可以获得子弹的打击速度，粘贴在弹性杆上的应变片，记录应变脉冲计算材料的动态应力、应变参数。