霍普金森压杆实验简介1914 年 B. Hopkinson 对压力脉冲性能测试的实验即为霍普金森压杆实验技 术的起源，之后 R.M.Davies 对它进行了创新与改善。在这些方法的基础上，1949 年 H.Kolsky 创建了新的试验方法用来对材料单轴动态压缩性能进行试验，同时 对金属材料在不同应变率下的力学响应做了进一步研究，这种实验方法就被称为 霍普金森压杆实验技术[1]。它的实验方法是通过把试件用细长的入射杆和透射杆 夹持，然后用子弹以已知的速度撞击入射杆的一端，此时会产生应力脉冲并通过 入射杆传播到试件。当应力波到达入射杆与试件的接触面时，一些波会反射回到 入射杆，剩下的波传向透射杆并对试件进行加载。入射脉冲，反射脉冲和透射脉 冲可以由弹性杆上黏贴的应变片来记录。通过一维应力波理论就能确定试件的应 力、应变和应变率与时间的变化关系，同时获得应力-应变曲线。69455

2 国内外研究成果

Blumenthal[2] 在 不 同 温 度 和 不同应变率 的 条 件 下 使 用 霍 普 金 森 压 杆 对 PBX-110 炸药和以 HTPB 为基的炸药进行实验来测试他们的压缩性能；Hoffman[3] 在高应变率条件下使用霍普金森杆测试了多种固体推进剂的力学特性，通过得到 的应力-应变曲线对材料的有效模量、应力强度等参量进行了分析；Goudrean[4]

等在高应变率的条件下采用分离式霍普金森压杆对 PBXW-113 炸药的动态力学 响应进行了测试；HO[5]使用霍普金森压杆研究了 HTPB/AP 推进剂高应变率下的 累计损伤效应和点火敏感性。Chyuan[6]在点火冲压载荷的条件下研究了 HTPB 推 进剂的动态力学性能。Shekhar[12]等测试了不同类型的固体推进剂在高、低温 准静态拉伸加载下的力学特性较常温和高温时有比较大的变化，同时该变化随配 方比的不同呈现出显著的差异性。Ho[13]等通过增加保温装置，利用霍普金森压 杆技术分析了不同温度高应变率压缩加载条件下固体推进剂的力学特性，通过研 究发现固体推进剂在高应变率加载下的力学响应与准静态拉伸加载时和应变率 高于 100s-1 的动态压缩加载时，随着温度和应变率的变化固体推进剂动态力学响 应变化的过程。论文网

固体推进剂在高过载和药柱点火的瞬间等过程中会受到冲击载荷的影响，表 现出动态高应变率力学特性。由于固体推进剂在动态和准静态条件下力学特性差 别较大，国内外科学家针对固体推进剂冲击力学特性展开了广泛的讨论。张伟[7] 等科学家在低温点火瞬态条件下使用动态力学分析的方法对 PET/NG/TG 类 NEPE 推进剂的粘弹特性进行了测试。为今后研究低温下的固体火箭发动机点火 可靠性与工作稳定性提供了实践支持。张君发[8]改进了传统的分离式霍普金森杆 实验系统，并且测出在高应变率下 NEPE 推进剂的应力-应变曲线。创建了一种 在高应变率的有限变形过程中用来描述不可压弹性材料力学性能的积分型粘弹 超弹本构模型，该本构模型可以对在高应变率 45%工程应变量范围内 NEPE 推进 剂的力学行为进行准确的描述。

郭翔[9]在不同拉伸速率（0.5-500mm/min）、不同测试温度（25-70℃）的条

件下采用单轴拉伸实验分析了 NEPE 推进剂的最大伸长率εm 和最大抗拉强度σm 的 变化过程。宋立、胡时胜[10]发现了一种适合于软材料动态下压缩力学特性测试的

霍普金森压杆改进方法。在透射杆中采用半导体应变片，并且直接改变加载方式， 使用长杆撞击试件。在对试件内应力波传播的测试与分析过程中，发现了在对软 材料动态力学性能测试的过程中，可以使试件内部应力快速达到均匀的加载方式 与加载整形技术。王哲君、强洪夫[11]等科学家通过单轴拉伸实验和扫描电镜断面 观察，分别获取了 HTPB 推进剂在温度范围为-40-25℃及 0.4-14.29s-1 应变率下