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第1章 霍普金森杆实验技术发展简史1

1.1 研究背景1

1.2 Hopkinson父子开创性的工作2

1.3 Davies在压力波传播及波形检测方面的工作4

1.4 Kolsky奠基性的工作8

1.5 霍普金森杆技术的研究与进展11

1.6 霍普金森杆技术的发展展望15

参考文献16

第2章 应力波基础理论与分离式霍普金森压杆基本原理23

2.1 弹性应力波控制方程与波传播23

2.1.1 弹性波控制方程23

2.1.2 两弹性杆的共轴撞击25

2.1.3 弹性波在物质界面的反射和透射27

2.2 横向惯性引起的弥散效应29

2.3 分离式霍普金森压杆实验技术30

2.3.1 分离式霍普金森压杆实验技术的基本原理30

2.3.2 杆中应变测试32

2.3.3 实验数据处理36

2.3.4 试样的设计原则37

2.4 试样与实验杆端面的摩擦效应38

2.4.1 端面摩擦效应38

2.4.2 端面摩擦效应理论分析39

2.5 小结43

参考文献44

第3章 霍普金森杆实验中的加载控制技术46

3.1 入射波整形技术46

3.1.1 问题的提出46

3.1.2 整形器技术的实验研究47

3.1.3 入射波形的理论预估52

3.1.4 异形子弹整形技术58

3.2 单脉冲加载与试样变形控制技术61

3.2.1 单脉冲加载技术61

3.2.2 应变冻结技术64

3.3 可控多脉冲加载技术65

3.3.1 实验原理65

3.3.2 延时时间间隔确定67

3.3.3 加载-卸载-再加载实验68

3.4 不同温度环境下的霍普金森杆实验技术70

3.4.1 高温加载70

3.4.2 低温加载74

3.4.3 温度加载实验中的接触热传导76

3.5 围压作用下的霍普金森杆实验技术79

3.5.1 套筒围压加载79

3.5.2 液压油加载83

3.6 小结89

参考文献89

第4章 霍普金森杆实验中的测试技术94

4.1 石英晶体压应力测试技术94

4.1.1 晶体的压电效应94

4.1.2 石英的压电效应95

4.1.3 石英压电晶体在分离式霍普金森压杆中的应用97

4.2 石英压电晶体剪应力测试技术103

4.2.1 Y切石英晶体的纯模方向分析104

4.2.2 Y切石英晶体最优切型分析107

4.2.3 Y切石英晶体动态系数标定109

4.3 铌酸锂压电晶体及其剪应力测试应用111

4.3.1 铌酸锂晶体特性概述111

4.3.2 铌酸锂工作原理及剪应力计设计分析112

4.3.3 铌酸锂剪应力计的测试分析117

4.4 激光光通量位移计122

4.4.1 基本原理及装置123

4.4.2 系统标定123

4.4.3 系统应用124

4.5 同步高速摄影结合数字图像相关技术127

4.5.1 数字相关计算128

4.5.2 实验方法132

4.5.3 典型实验结果136

4.6 温度测量技术136

4.6.1 热电偶测温136

4.6.2 热电阻测温137

4.6.3 红外测温139

4.7 小结146

参考文献146

第5章 霍普金森杆拉伸加载技术151

5.1 霍普金森杆直接拉伸加载实验151

5.1.1 实验原理151

5.1.2 韧性材料的直接拉伸153

5.1.3 脆性材料的直接拉伸157

5.2 反射式霍普金森拉杆技术159

5.2.1 实验原理159

5.2.2 反射式拉伸实验数据处理160

5.3 平台巴西实验实现拉伸加载164

5.3.1 巴西实验技术164

5.3.2 平台巴西实验技术166

5.3.3 加载过程中FBD试样表面的应变分布168

5.3.4 激光光通量位移计测试应变172

5.3.5 应力-应变曲线175

5.4 半圆盘三点弯实验实现拉伸加载177

5.4.1 半圆盘三点弯实验技术177

5.4.2 SCB拉伸试样表面的应变分布178

5.4.3 应力历史曲线181

5.5 小结182

参考文献182

第6章 分离式霍普金森压剪杆185

6.1 实验装置185

6.2 试样受载分析186

6.3 实验装置的应力分析188

6.3.1 入射杆应力状态188

6.3.2 试样应力状态191

6.3.3 透射杆应力状态194

6.3.4 小结197

6.4 压缩应力测试197

6.4.1 压缩应力测试方法197

6.4.2 压缩应力测试方法的有效性分析198

6.4.3 压缩应力测试的误差分析199

6.5 压缩应变测试201

6.5.1 压缩应变测试方法201

6.5.2 压缩应变测试方法的有效性分析202

6.5.3 压缩应变测试的误差分析205

6.6 剪切应力测试206

6.6.1 剪切应力测试方法206

6.6.2 剪切应力测试方法的有效性分析207

6.6.3 剪切应力测试的误差分析211

6.7 剪切应变测试213

6.7.1 剪切应变测试方法213

6.7.2 剪切应变测试方法的有效性分析215

6.7.3 剪切应变测试的误差分析217

6.8 压剪加载实验试样的构型优化218

6.8.1 类平面应力构型218

6.8.2 类平面应力构型合理性验证220

6.8.3 装置非对称性讨论225

6.9 小结226

参考文献226

第7章 基于霍普金森杆的动态断裂实验227

7.1 应力强度因子的确定228

7.1.1 应变片法228

7.1.2 光学测试方法230

7.1.3 分析法234

7.1.4 实验-数值法（动态有限元法）238

7.2 起裂时间的确定239

7.2.1 应变片监测起裂时间240

7.2.2 断裂计监测起裂时间241

7.2.3 高速摄影监测起裂时间242

7.2.4 分析法确定起裂时间243

7.3 基于压缩加载的动态断裂实验247

7.3.1 单点弯实验247

7.3.2 三（四）点弯实验251

7.3.3 楔形加载紧凑拉伸实验257

7.3.4 紧凑压缩实验258

7.3.5 巴西圆盘类实验260

7.4 基于拉伸加载的动态断裂实验265

7.4.1 直接拉伸加载断裂实验265

7.4.2 反射式拉伸加载断裂实验269

7.5 小结270

参考文献270

第8章 霍普金森杆实验技术拓展应用277

8.1 用霍普金森杆实现中应变率加载实验277

8.1.1 实验系统279

8.1.2 实验误差分析281

8.1.3 实验结果283

8.2 基于霍普金森杆的纯剪实验284

8.2.1 改变试样构型实现剪切加载284

8.2.2 改进霍普金森杆的杆系结构实现剪切加载285

8.2.3 霍普金森扭杆技术287

8.3 基于霍普金森杆的动态摩擦实验289

8.3.1 基于霍普金森扭杆的动态摩擦实验289

8.3.2 基于霍普金森压剪杆的动态摩擦实验297

8.4 其他拓展实验301

8.4.1 高g值加速度传感器的校准301

8.4.2 火工品过载评价304

8.4.3 炸药安全性研究307

8.4.4 基于霍普金森杆的动态挤压310

8.4.5 基于霍普金森杆的动态切削311

8.5 小结314

参考文献315