多制式一體化霍普金森桿系統(tǒng)
霍普金森桿系統(tǒng)可以分為霍普金森壓桿、霍普金森拉桿、霍普金森扭桿和霍普金森拉/壓/扭一體機等；按著驅動的方式可以分為氣體驅動的霍普金森桿、電磁驅動的霍普金森桿和爆炸驅動的霍普金森桿；按著桿系的截面形狀可以分為實心的圓形和方形桿、空心的圓管等的霍普金森桿系統(tǒng)；隨著工程材料的發(fā)展，如泡沫材料、巖石、混凝土等一些比較特殊的材料，由于其內部組分復雜、均勻性較差，為了保證實驗結果的有效性，其試件尺寸較均質材料的試件尺寸大，隨著桿徑的增大，桿中幾何彌散效應凸顯，應變率降低，影響結果的有效性。因此，對于非均質離散型的材料，集束方桿霍普金森桿技術很好的解決了這樣的問題，如圖1所示為Albertini1994年混凝土試件的集束式方桿霍普金森拉桿。對于非均質離散型的材料，其入射桿、透射桿和緩沖桿可以采用相同材料的圓桿和集束桿構成雙制式霍普金森桿系統(tǒng)。雙制式霍普金森桿系統(tǒng)就是入射桿和透射桿均具有兩種制式桿，一套為集束式方桿，入射桿和透射桿和緩沖吸能桿都是集束式方桿；另一套為單根圓桿，入射桿和透射桿和緩沖吸能桿都是圓桿。為了匹配不同材料的動態(tài)力學性能研究，兩種制式的桿材料可以選為馬氏體沉淀硬化不銹鋼、7A04鋁合金、聚碳酸酯材料等。
通過多制式一體化的霍普金森桿系統(tǒng)，可以獲得各向同性材料、各向異性材料的高應變率本構關系，為建模仿真研究提供準確有效的材料模型參數(shù)。
雙制式霍普金森拉桿系統(tǒng)的示意圖如圖2所示，雙制式霍普金森拉桿材料動態(tài)力學試驗機的顯著特點是多功能，即在一個支撐平臺上，可根據(jù)被測材料試件的特性選用不同材料和制式的拉桿，實現(xiàn)被測材料的動態(tài)直接拉伸測試試驗。
雙制式霍普金森拉桿材料動態(tài)力學試驗機主要包含：氣炮裝置（含空氣壓縮機與儲氣壓力容器）、發(fā)射控制系統(tǒng)、桿系（輸入桿、透射桿和吸能桿）、支座及卡鉗、工作平臺、液壓三軸圍壓裝置、高低溫環(huán)境箱、緩沖吸能裝置、連接地面的固定與調平裝置、試件防護與回收裝置、桿系吊裝專用吊具等。
圖1 混凝土試件的集束式方桿的霍普金森拉桿試驗示意圖
圖2 分離式霍普金森拉桿實驗系統(tǒng)組成示意圖
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