一种新式压/拉一体式Hopkinson杆装置研究

分离式Hopkinson杆装置常用于测量材料动态压缩、拉伸和剪切性能,为了提高装置的高效性和经济性,研究了可以实现材料动态压缩和拉伸的一体式Hopkinson杆装置。首先,通过在Hopkinson压杆装置上增加Y字型前端构件、双侧杆和Y字型后端构件,将撞击产生的压缩波转换为拉伸波加载至试样;其次,通过ABAQUS软件数值仿真,分析各构件的几何构型、尺寸等对加载波形的影响。结果表明:前端Y字型构件分岔角度越大、截面尺寸越小,则因弯曲导致的波形失真的程度越严重,截面尺寸和失真程度成负指数关系;在侧杆截面边长大于10 mm时,侧杆间距对波形的影响较小;后端构件的法兰厚度越大,拉伸加载波的平均幅值越大。最终确定了前端构件的Y型分岔夹角为10°,2根侧杆的间距为60 mm,后端构件的法兰厚度为10 mm,构建了一种兼顾压缩和拉伸的一体式Hopkinson杆装置,并对2种试样分别进行压缩和拉伸加载,验证了此装置的有效性。