霍普金森拉杆

材料的动态力学性能的研究愈来愈引起人们的重视。为了这种研究, 百年来人们相继提出了一系列专用于测试材料动态力学性能的冲击加载装置, 其中分离式霍普金森（Hopkinson）压杆(SHPB)因其结构简单，运行成本低廉获得了广泛的应用。诸多学者利用其研究了多种材料（金属、非金属、岩石、陶瓷、混凝土等）在单向压缩情况下的动态力学性能。但是，随着拉压性能不对称材料的广泛使用，研究材料动态拉伸性能的需求不断增加，人们开始着手研制类似于霍普金森压杆的动态拉伸装置。

在６０年代,Harding 等人研制了套管式霍普金森拉杆装置, 它是利用拉杆外面的套管传播套管子弹撞击所产生的压缩波, 并通过联结点转换为输入拉杆中的拉伸波, 直接对试件实施冲击拉伸。由于有套筒套在拉伸杆和试件之外，因此在试验中不能对试件状态进行实时观察，由于中间环节多，或多或少地影响着波形质量。

1981年Nicholas 提出了反射式霍普金森拉杆装置。与压杆类似，子弹打击入射杆形成压缩脉冲，试件位于入射杆与透射杆之间，外加肩套。当压缩脉冲传到拉伸试件时由套在试件外的肩套承受并使脉冲传过肩套至透射杆。压缩脉冲到达透射杆自由端时反射为拉伸脉冲,回头传到试件处对试件进行拉伸，故称之为反射式霍普金森拉杆装置。这种方式除了不能实时观察试件外，还不易准确知道试验过程中试件是否受压过。

1991年Staab 和Gilat 提出了预拉式霍普金森拉杆装置, 它是在输入拉杆中间安装一套夹具,由它夹紧拉杆, 再预拉该拉杆的一端,随后突然松开夹具, 使储存在输入杆前半段的巨大拉伸能量瞬间释放, 产生拉伸波。虽说这套装置能产生比较好的拉伸波波形, 但它对夹具的要求很高。2000年Nemat-Nasser研制出带有吸收杆，能实现单次加载的直接拉伸式杆－杆型霍普金森拉杆装置，它与压杆不同之处主要在于这种装置是用一沿入射杆运动的管状子弹打击入射杆端的法兰盘直接在入射杆中形成拉伸波，以后的传播特性与压杆中的压缩波完全类似，这种方法比较简单易行，并且可以实时观察试件。

西北工业大学、炮兵学院的霍普金森拉杆都采用了这类设计。至此，就设计思想而言，霍普金森拉杆的设计已经比较完善。但是具体结构设计还有不少问题需要解决。突出的问题是试件的连接问题和入射杆法兰盘端下垂的问题。第一个问题现在还没有很好的办法，处理方式大约有三种，但没有一种能理想地解决问题，更好的方法我们正在研究之中;第二个问题我们已经很好地解决。