Hopkinson压杆

摘要： 陶瓷材料的断裂方式为脆性断裂,其裂纹敏感性非常强,一般难以在T/Tm≤0.5的温度范围内发生塑性变形,断裂韧性是评价陶瓷材料韧性最主要的断裂力学参数。为研究陶瓷的动态断裂韧性,该文依据霍普金森压杆(Hopkinson)压杆实验原理,使用改进后的Hopkinson工具,对加工成形的单边切口梁陶瓷试件实施三点弯曲动态试验。改进型Hopkinson压杆装置用于测得透射应力波,以便于获得试件在变形中受到的支反力。文章从介绍Hopkinson测试原理和工具入手,在实验中分别研究了3种陶瓷材料的静态力学性能和静态断裂韧性,时间-动态应力强度因子曲线(kId-t)及其动态断裂韧性kIdC。最终测试结果显示陶瓷材料的动态断裂韧性对挠度变化率也较大依赖性。

摘要： 本文针对入水冲击压力测试问题展开研究,自行设计了基于PVDF压电薄膜的传感器和用于标定该传感器的立式Hopkinson压杆标定系统,对PVDF压电薄膜传感器进行标定.在此基础上进行入水冲击压力测试试验,测得了不同入水速度下的入水冲击压力,并结合数值计算的结果对试验数据进行了对比验证,基本验证了基于PVDF压电薄膜的入水冲击压力测试技术的可行性.本文研究成果可以为射弹入水冲击压力的预报及测试提供一种技术手段,为结构设计提供一定基础.

摘要： 本文针对入水冲击压力测试问题展开研究,自行设计了基于PVDF压电薄膜的传感器和用于标定该传感器的立式Hopkinson压杆标定系统,对PVDF压电薄膜传感器进行标定.在此基础上进行入水冲击压力测试试验,测得了不同入水速度下的入水冲击压力,并结合数值计算的结果对试验数据进行了对比验证,基本验证了基于PVDF压电薄膜的入水冲击压力测试技术的可行性.本文研究成果可以为射弹入水冲击压力的预报及测试提供一种技术手段,为结构设计提供一定基础.

摘要： 为了揭示较宽应变率范围内,密度对某RDX基含铝PBX炸药压缩力学行为的影响规律,分别采用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)进行了准静态和动态压缩试验,获取了不同密度(1.65、1.70和1.74 g/cm3)炸药在不同应变率(0.01、400、800和1300 s-1)下的压缩应力—应变行为.结果 表明,该含铝PBX炸药的力学响应具有明显的应变率敏感性和密度依赖性;随着密度的增加,弹性模量和峰值应力基本呈线性增大,其中峰值应力的增大程度随应变率增加而减小(74.89％、63.51％、44.46％及26.79％);随着对数应变率的增大,弹性模量和峰值应力均表现为指数递增趋势.考虑应变率和密度对材料弹性模量及峰值应力的影响,建立了含损伤的黏弹塑性本构模型,拟合结果与试验结果吻合良好.表明该模型能够准确地描述较宽应变率范围(0.01～1300s-1)内、不同密度条件下含铝PBX炸药的压缩应力 应变行为.

摘要： 采用传统分离式Hopkinson压杆进行M型试样的动态拉伸实验,可避免试样与杆的连接问题,但该方法并未得到发展和验证.本文中,采用有限元数值分析和实验方法,对M型试样动态拉伸实验进行分析和改进.结果 表明:(1)改进的封闭M型试样,可以增强试样整体刚度,有效减少试样畸变引起的附加弯矩对拉伸标段的影响,方便通过Hopkinson压杆加载实现一维拉伸变形;(2)采用试样刚度系数修正法,可消除M型试样整体结构的弹性变形对测试的影响,精确获得试样拉伸标段的塑性应变;(3)高加载率下,建议采用波形整器加载,可显著减少试样结构引起的载荷震荡现象、改善两端的应力平衡,获得准确的动态拉伸应力应变曲线,实现5 900 s-1甚至更高应变率下的动态拉伸实验.研究方法可为M型试样拉伸实验设计和应用提供参考.

摘要： 基于弹性弯曲波理论分析了应力波在复合材料内部的传播规律,并针对四枚缎纹织物复合材料,进行了准静态和动态验证实验研究.研究表明,在面内压缩载荷作用下,纤维束交织程度越高,材料压缩强度越低,说明织物复合材料的细观结构对其面内力学性能有重要影响.发现准静态载荷作用下试样主要为整体剪切破坏,且剪切断裂发生于加载方向纤维束的弯曲起始段;而动态载荷作用下,试样的主要损伤模式为分层,在应力波的作用下分层损伤沿纤维束间的界面扩展,同时伴随有纤维束弯曲起始段的剪切断裂.

摘要： 岩石材料在静荷载和动荷载作用下,其力学特性差异很大.采用直径100 mm分离式Hopkinson压杆试验装置和波形整形技术对岩石进行动态冲击压缩试验,研究应变率范围为10～100 s-1岩石的动态抗压强度、峰值应变及破坏形态的应变率效应.试验结果表明:试件动态抗压强度和峰值应变均随应变率增加而增大,最大动态抗压强度约为静态强度的2倍.试件动态破坏形态从低应变率下径向劈裂破坏到高应变率下粉碎破坏,随着应变率增加碎块数量明显增多而粒径变小,碎块粒径和块度分布变化显示出试件破坏形态具有明显的应变率效应.

摘要： 基于74 mm直径分离式Hopkinson杆(SHPB)实验平台进行了混凝土杆的一维应力层裂实验.采用超高速相机(采样频率:2μs/frame)结合数字图像相关法(DIC),记录混凝土试件中的动态位移场实时变化情况,探讨了混凝土在拉伸断裂过程中的表面位移场及速度场演化规律.针对实验中出现的多重层裂现象,基于一维应力波传播理论,指出各个位置在发生层裂时,其最大拉应力均由透射压缩波与反射拉伸波叠加而成,各处层裂发生时均处于一维应力状态.并提出了根据层裂位置左右两点速度趋势变化判断层裂发生时刻的判据.该判据可以给出所有层裂的起裂时间,结合DIC分析直接给出了混凝土多重层裂应变.结果显示混凝土的拉伸强度具有明显的应变率效应,在30 s?1的应变率下,其拉伸强度的动态增强因子(DIF)可以达到5.与传统的波叠加法和自由面速度回跳法相比,DIC全场分析法不受加载波形限制,可以精确给出每个层裂的位置和起裂时间,从而得到试件在高应变率加载下不同位置处的断裂应变、拉伸强度及相应应变率,提高了测量效率.

摘要： The 100 mm split Hopkinson pressure bar was used to study the dynamic mechanical properties of the calcareous sand confined by confinement at strain rates ranging from 500 to 800 s?1 and pressures ranging from 0 to 200 MPa under different pre-pressures. The static mechanical properties of calcareous sand under the same conditions were investigated in the strain rate of 2×10?3 s?1 and the pressure range of 0?120 MPa by using HUT106D universal material testing machine. It is found that the pre-pressure value has little effect on the mechanical properties of calcareous sand when the load is more than a certain value; Tait equation of state can describe the relationship between hydrostatic pressure and volume strain of calcareous sand in static state and the dynamic state under high pressure; the volumetric compression process of calcareous sand shows a strain rate effect.%利用egin{document}$arnothing ? $end{document}100 mm的Hopkinson压杆研究了不同预压力条件下，受侧限约束的钙质砂在500～800 s?1应变率范围、0～200 MPa压力范围内的动态力学特性，并利用HUT106D万能材料试验机研究了相同条件钙质砂在2×10?3 s?1应变率、0～120 MPa压力范围内的静态力学特性。研究发现，当再次加载超过一定值后，预压力对钙质砂力学特性的影响不大；Tait物态方程可以描述钙质砂的静态容变关系及高压下的动态容变关系；钙质砂的体积压缩过程存在应变率效应。

摘要： 本文以10mm厚度的热轧钛合金板TC4为原料，通过Hopkinson压杆实验和强迫剪切实验，对高应变率下的厚板钛合金的塑性行为进行了研究和分析，得到了不同热处理制度下材料的真实应力-应变曲线，并观察了不同热处理制度下试验后材料的微观组织。

摘要： 本文以10mm厚度的热轧钛合金板TC4为原料，通过Hopkinson压杆实验和强迫剪切实验，对高应变率下的厚板钛合金的塑性行为进行了研究和分析，得到了不同热处理制度下材料的真实应力-应变曲线，并观察了不同热处理制度下试验后材料的微观组织。

摘要： 本文以10mm厚度的热轧钛合金板TC4为原料，通过Hopkinson压杆实验和强迫剪切实验，对高应变率下的厚板钛合金的塑性行为进行了研究和分析，得到了不同热处理制度下材料的真实应力-应变曲线，并观察了不同热处理制度下试验后材料的微观组织。

摘要： 本文以10mm厚度的热轧钛合金板TC4为原料，通过Hopkinson压杆实验和强迫剪切实验，对高应变率下的厚板钛合金的塑性行为进行了研究和分析，得到了不同热处理制度下材料的真实应力-应变曲线，并观察了不同热处理制度下试验后材料的微观组织。

摘要： 本文以10mm厚度的热轧钛合金板TC4为原料，通过Hopkinson压杆实验和强迫剪切实验，对高应变率下的厚板钛合金的塑性行为进行了研究和分析，得到了不同热处理制度下材料的真实应力-应变曲线，并观察了不同热处理制度下试验后材料的微观组织。

摘要： 利用INSTRON和Hopkinson压杆对含水率为12.72％，密度为413kg/m3云杉木材试件沿顺纹、横纹径向和横纹弦向进行了准静态和动态压缩实验，获得了云杉木材三个方向的抗压模量、准静态压缩应力应变曲线和三种应变率下的动态应力应变曲线。结果表明云杉木材沿顺纹方向加载破坏形式表现为木材纤维轴向屈曲、褶皱；横纹径向和弦向加载失效行为表现为木材纤维间的滑移破坏。云杉顺纹方向抗压弹性模量最大，分别约为横纹径向抗压弹性模量的21倍和横纹弦向抗压弹性模量的32倍；横纹径向和弦向准静态压缩屈服应力基本相等，试件沿顺纹方向准静态压缩屈服应力约为横纹径向和弦向屈服应力的9倍；动态压缩屈服强度具有率敏感性，在应变率为500s-1～1000s-1动态压缩实验中顺纹、横纹径向和弦向动压屈服强度均随着应变率的增加而显著提高。同时对不同方向压缩下木材胞壁失效行为进行了理论分析，表明产生完全压缩失效的平均极限载荷与胞壁屈服强度、胞元结构和产生的褶皱长度相关。

摘要： 利用INSTRON和Hopkinson压杆对含水率为12.72％，密度为413kg/m3云杉木材试件沿顺纹、横纹径向和横纹弦向进行了准静态和动态压缩实验，获得了云杉木材三个方向的抗压模量、准静态压缩应力应变曲线和三种应变率下的动态应力应变曲线。结果表明云杉木材沿顺纹方向加载破坏形式表现为木材纤维轴向屈曲、褶皱；横纹径向和弦向加载失效行为表现为木材纤维间的滑移破坏。云杉顺纹方向抗压弹性模量最大，分别约为横纹径向抗压弹性模量的21倍和横纹弦向抗压弹性模量的32倍；横纹径向和弦向准静态压缩屈服应力基本相等，试件沿顺纹方向准静态压缩屈服应力约为横纹径向和弦向屈服应力的9倍；动态压缩屈服强度具有率敏感性，在应变率为500s-1～1000s-1动态压缩实验中顺纹、横纹径向和弦向动压屈服强度均随着应变率的增加而显著提高。同时对不同方向压缩下木材胞壁失效行为进行了理论分析，表明产生完全压缩失效的平均极限载荷与胞壁屈服强度、胞元结构和产生的褶皱长度相关。

摘要： 利用INSTRON和Hopkinson压杆对含水率为12.72％，密度为413kg/m3云杉木材试件沿顺纹、横纹径向和横纹弦向进行了准静态和动态压缩实验，获得了云杉木材三个方向的抗压模量、准静态压缩应力应变曲线和三种应变率下的动态应力应变曲线。结果表明云杉木材沿顺纹方向加载破坏形式表现为木材纤维轴向屈曲、褶皱；横纹径向和弦向加载失效行为表现为木材纤维间的滑移破坏。云杉顺纹方向抗压弹性模量最大，分别约为横纹径向抗压弹性模量的21倍和横纹弦向抗压弹性模量的32倍；横纹径向和弦向准静态压缩屈服应力基本相等，试件沿顺纹方向准静态压缩屈服应力约为横纹径向和弦向屈服应力的9倍；动态压缩屈服强度具有率敏感性，在应变率为500s-1～1000s-1动态压缩实验中顺纹、横纹径向和弦向动压屈服强度均随着应变率的增加而显著提高。同时对不同方向压缩下木材胞壁失效行为进行了理论分析，表明产生完全压缩失效的平均极限载荷与胞壁屈服强度、胞元结构和产生的褶皱长度相关。

摘要： 利用INSTRON和Hopkinson压杆对含水率为12.72％，密度为413kg/m3云杉木材试件沿顺纹、横纹径向和横纹弦向进行了准静态和动态压缩实验，获得了云杉木材三个方向的抗压模量、准静态压缩应力应变曲线和三种应变率下的动态应力应变曲线。结果表明云杉木材沿顺纹方向加载破坏形式表现为木材纤维轴向屈曲、褶皱；横纹径向和弦向加载失效行为表现为木材纤维间的滑移破坏。云杉顺纹方向抗压弹性模量最大，分别约为横纹径向抗压弹性模量的21倍和横纹弦向抗压弹性模量的32倍；横纹径向和弦向准静态压缩屈服应力基本相等，试件沿顺纹方向准静态压缩屈服应力约为横纹径向和弦向屈服应力的9倍；动态压缩屈服强度具有率敏感性，在应变率为500s-1～1000s-1动态压缩实验中顺纹、横纹径向和弦向动压屈服强度均随着应变率的增加而显著提高。同时对不同方向压缩下木材胞壁失效行为进行了理论分析，表明产生完全压缩失效的平均极限载荷与胞壁屈服强度、胞元结构和产生的褶皱长度相关。

摘要： 利用INSTRON和Hopkinson压杆对含水率为12.72％，密度为413kg/m3云杉木材试件沿顺纹、横纹径向和横纹弦向进行了准静态和动态压缩实验，获得了云杉木材三个方向的抗压模量、准静态压缩应力应变曲线和三种应变率下的动态应力应变曲线。结果表明云杉木材沿顺纹方向加载破坏形式表现为木材纤维轴向屈曲、褶皱；横纹径向和弦向加载失效行为表现为木材纤维间的滑移破坏。云杉顺纹方向抗压弹性模量最大，分别约为横纹径向抗压弹性模量的21倍和横纹弦向抗压弹性模量的32倍；横纹径向和弦向准静态压缩屈服应力基本相等，试件沿顺纹方向准静态压缩屈服应力约为横纹径向和弦向屈服应力的9倍；动态压缩屈服强度具有率敏感性，在应变率为500s-1～1000s-1动态压缩实验中顺纹、横纹径向和弦向动压屈服强度均随着应变率的增加而显著提高。同时对不同方向压缩下木材胞壁失效行为进行了理论分析，表明产生完全压缩失效的平均极限载荷与胞壁屈服强度、胞元结构和产生的褶皱长度相关。

摘要： 本发明涉及一种利用双向电磁驱动同步组装的高温Hopkinson压杆试验系统及方法，建立一套使用精确电磁驱动双向同步滑动组装系统和高频电磁感应快速加热方式的高温Hopkinson压杆系统和高温压缩试验方法。本装置在常规Hopkinson压杆上加装一套电磁控制装置、一套电磁驱动双向同步组装装置和两个高精度延时装置，可以精确控制高温动态压缩试验中各个过程的，包括撞击过程、加热过程、加载杆同步组装过程的启动和完成时间，进而可以精确控制整个试验过程的冷热接触时间。控制部件集成化模块设计，提高测试精度，可以精确地直接测试材料在高温下的动态压缩力学性能。

摘要： 本发明涉及一种具有真三轴动态加载及测试功能的Hopkinson压杆系统及方法，采用真三轴Hopkinson杆装置，通过对三轴高g值加速度计的固定基座(基础)施加一可控的单轴冲击过载，利用弹性基座的泊松效应，在垂直于加载(主轴X)方向的另外两个垂直(副轴Y和Z)方向产生同步过载，借助三轴方向弹性杆获得加速度计三轴g值响应，以实现对三轴高g值加速度计在三个正交方向同时进行动态标定。有益效果是：真三轴Hopkinson杆系统既是激励信号发生器，又是信号采集器。可以避免复杂的解耦结构，且能实现三个方向上的同时加载。该装置也可进行单轴或双轴的动态特性标定，用途广泛，装置操作简单，重复性好，测量精度高。

摘要： 一种基于Hopkinson压杆的往复式双同步组装系统，同步气室的输出端口与三路同步发射阀的输入端口连通，三路同步发射阀的两个输出端口分别与同步手动阀的两个输入端口连通。同步手动阀的两个输出端口分别连接有推动气管和回拉气管。所述入射杆一端的加载端和透射杆的一端加载端分别安装在加热炉两侧的通孔上，并使该入射杆与透射杆同轴。本发明与基于Hopkinson杆的加热炉配合使用，使得安装套管简便快捷，能够实现不同直径导杆与试样的精确对齐及完好接触。并且能够实现1600°C超高温及有氧与无氧环境，具有加热稳定、保温性能好的特点，并能够通过加热炉的观察窗口获得高速动态实验中的实验图像。

摘要： 本发明公开了一种多功能分离式Hopkinson压杆实验试样回收装置，包括后收集箱、回收抽屉、套筒、套筒座、顶盖板、前收集箱、透明挡板、摄影支架。前、后收集箱下端各开一道U形槽，通过螺栓固定在分离式Hopkinson压杆(SHPB)水平架前后的导轨上，便于调节安装高度。套筒座通过螺栓固定在前、后收集箱的两侧，对于不同直径的SHPB实验装置，只需更换对应的套筒安装。回收抽屉放置于后收集箱后部，通过收集箱内两侧支撑块支撑。顶盖板安装在后收集箱的顶端，透明挡板安装在前收集箱上，摄影支架安装在前收集箱中部。本发明结构简单，安装、拆卸方便，可调节安装高度，便于对实验过程进行拍摄，适用于不同直径的SHPB实验试样回收，可实现防护、回收和转移试样于一体。

摘要： 本发明公开了一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，系统包括高压气室、炮管、入射杆、应变片、入射杆驱动控制系统、温控炉、透射杆驱动控制系统、透射杆、吸能装置、总控制箱以及应变采集模块，高压气室通过一电磁阀连接炮管，炮管、入射杆、温控炉、透射杆以及吸能装置按指定方向依次同轴排列，入射杆和透射杆的表面均贴设有应变片，应变采集模块通过导线与应变片连接；入射杆驱动控制系统装设在入射杆旁，透射杆驱动控制系统装设在透射杆旁；总控制箱通过导线分别连接电磁阀、入射杆驱动控制系统和透射杆驱动控制系统；炮管内腔装有子弹，温控炉的轴心位置还放置有一试样；本发明实现了Hopkinson压杆试验中入射杆、试样和透射杆的自动同步组装。

摘要： 本发明涉及一种利用双向电磁驱动同步组装的高温Hopkinson压杆试验系统及方法，建立一套使用精确电磁驱动双向同步滑动组装系统和高频电磁感应快速加热方式的高温Hopkinson压杆系统和高温压缩试验方法。本装置在常规Hopkinson压杆上加装一套电磁控制装置、一套电磁驱动双向同步组装装置和两个高精度延时装置，可以精确控制高温动态压缩试验中各个过程的，包括撞击过程、加热过程、加载杆同步组装过程的启动和完成时间，进而可以精确控制整个试验过程的冷热接触时间。控制部件集成化模块设计，提高测试精度，可以精确地直接测试材料在高温下的动态压缩力学性能。

摘要： 本发明涉及一种具有真三轴动态加载及测试功能的Hopkinson压杆系统及方法，采用真三轴Hopkinson杆装置，通过对三轴高g值加速度计的固定基座(基础)施加一可控的单轴冲击过载，利用弹性基座的泊松效应，在垂直于加载(主轴X)方向的另外两个垂直(副轴Y和Z)方向产生同步过载，借助三轴方向弹性杆获得加速度计三轴g值响应，以实现对三轴高g值加速度计在三个正交方向同时进行动态标定。有益效果是：真三轴Hopkinson杆系统既是激励信号发生器，又是信号采集器。可以避免复杂的解耦结构，且能实现三个方向上的同时加载。该装置也可进行单轴或双轴的动态特性标定，用途广泛，装置操作简单，重复性好，测量精度高。

摘要： 一种基于Hopkinson压杆的往复式双同步组装系统，同步气室的输出端口与三路同步发射阀的输入端口连通，三路同步发射阀的两个输出端口分别与同步手动阀的两个输入端口连通。同步手动阀的两个输出端口分别连接有推动气管和回拉气管。所述入射杆一端的加载端和透射杆的一端加载端分别安装在加热炉两侧的通孔上，并使该入射杆与透射杆同轴。本发明与基于Hopkinson杆的加热炉配合使用，使得安装套管简便快捷，能够实现不同直径导杆与试样的精确对齐及完好接触。并且能够实现1600°C超高温及有氧与无氧环境，具有加热稳定、保温性能好的特点，并能够通过加热炉的观察窗口获得高速动态实验中的实验图像。

摘要： 本实用新型公开了一种基于数控驱动的高低温同步耦合Hopkinson压杆试验系统，系统包括高压气室、炮管、入射杆、应变片、入射杆驱动控制系统、温控炉、透射杆驱动控制系统、透射杆、吸能装置、总控制箱以及应变采集模块，高压气室通过一电磁阀连接炮管，炮管、入射杆、温控炉、透射杆以及吸能装置按指定方向依次同轴排列，入射杆和透射杆的表面均贴设有应变片，应变采集模块通过导线与应变片连接；入射杆驱动控制系统装设在入射杆旁，透射杆驱动控制系统装设在透射杆旁；总控制箱通过导线分别连接电磁阀、入射杆驱动控制系统和透射杆驱动控制系统；炮管内腔装有子弹，温控炉的轴心位置还放置有一试样；本实用新型实现了Hopkinson压杆试验中入射杆、试样和透射杆的自动同步组装。

摘要： 本实用新型公开了一种分离式Hopkinson压杆高温试件夹具，包括两个夹具主体、防滑凹槽、ABS树脂套、固定螺钉、螺母、弹簧，本实用新型两个夹具主体一端做圆弧处理，圆弧内部设有防滑凹槽，另一端做成“U”形凹槽，“U”形凹槽的两翼与其底部之间采用弧形曲线过渡，夹具主体端部“U”形凹槽的两翼处开有两个圆形螺钉孔，两个夹具主体之间通过固定螺钉以及螺母来连接在一起，通过弹簧来控制两个夹具主体的开合，本实用新型结构简单，便于工厂生产，使用方便，对于较大试样同样适用。