●前言
第1章 霍普金森杆實驗技術發展簡史 1
1.1 研究背景 1
1.2 Hopkinson父子開創性的工作 2
1.3 Davies在壓力波傳播及波形檢測方面的工作 4
1.4 Kolsky奠基性的工作 8
1.5 霍普金森杆技術的研究與進展 11
1.6 霍普金森杆技術的發展展望 15
參考文獻 16
第2章 應力波基礎理論與分離式霍普金森壓杆基本原理 23
2.1 彈性應力波控制方程與波傳播 23
2.1.1 彈性波控制方程 23
2.1.2 兩彈性杆的共軸撞擊 25
2.1.3 彈性波在物質界面的反射和透射 27
2.2 橫向慣性引起的彌散效應 29
2.3 分離式霍普金森壓杆實驗技術 30
2.3.1 分離式霍普金森壓杆實驗技術的基本原理 30
2.3.2 杆中應變測試 32
2.3.3 實驗數據處理 36
2.3.4 試樣的設計原則 37
2.4 試樣與實驗杆端面的摩擦效應 38
2.4.1 端面摩擦效應 38
2.4.2 端面摩擦效應理論分析 39
2.5 小結 43
參考文獻 44
第3章 霍普金森杆實驗中的加載控制技術 46
3.1 入射波整形技術 46
3.1.1 問題的提出 46
3.1.2 整形器技術的實驗研究 47
3.1.3 人射波形的理論預估 52
3.1.4 異形子彈整形技術 58
3.2 單脈衝加載與試樣變形控制技術 61
3.2.1 單脈衝加載技術 61
3.2.2 應變凍結技術 64
3.3 可控多脈衝加載技術 65
3.3.1 實驗原理 65
3.3.2 延時時間間隔確定 67
3.3.3 加載-卸載-再加載實驗 68
3.4 不同溫度環境下的霍普金森杆實驗技術 70
3.4.1 高溫加載 70
3.4.2 低溫加載 74
3.4.3 溫度加載實驗中的接觸熱傳導 76
3.5 圍壓作用下的霍普金森杆實驗技術 79
3.5.1 套筒圍壓加載 79
3.5.2 液壓油加載 83
3.6 小結 89
參考文獻 89
第4章 霍普金森杆實驗中的測試技術 94
4.1 石英晶體壓應力測試技術 94
4.1.1 晶體的壓電效應 94
4.1.2 石英的壓電效應 95
4.1.3 石英壓電晶體在分離式霍普金森壓杆中的應用 97
4.2 石英壓電晶體剪應力測試技術 103
4.2.1 Y切石英晶體的純模方向分析 104
4.2.2 Y切石英晶體很優切型分析 107
4.2.3 Y切石英晶體動態繫數標定 109
4.3 鈮酸鋰壓電晶體及其剪應力測試應用 111
4.3.1 鈮酸鋰晶體特性概述 111
4.3.2 鈮酸鋰工作原理及剪應力計設計分析 112
4.3.3 鈮酸鋰剪應力計的測試分析 117
4.4 激光光通量位移計 122
4.4.1 基本原理及裝置 123
4.4.2 繫統標定 123
4.4.3 繫統應用 124
4.5 同步高速攝影結合數字圖像相關技術 127
4.5.1 數字相關計算 128
4.5.2 實驗方法 132
4.5.3 典型實驗結果 136
4.6 溫度測量技術 136
4.6.1 熱電偶測溫 136
4.6.2 熱電阻測溫 137
4.6.3 紅外測溫 139
4.7 小結 146
參考文獻 146
第5章 霍普金森杆拉伸加載技術 151
5.1 霍普金森杆直接拉伸加載實驗 151
5.1.1 實驗原理 151
5.1.2 韌性材料的直接拉伸 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術 159
5.2.1 實驗原理 159
5.2.2 反射式拉伸實驗數據處理 160
5.3 平臺巴西實驗實現拉伸加載 164
5.3.1 巴西實驗技術 164
5.3.2 平臺巴西實驗技術 166
5.3.3 加載過程中FBD試樣表面的應變分布 168
5.3.4 激光光通量位移計測試應變 172
5.3.5 應力-應變曲線 175
5.4 半圓盤三點彎實驗實現拉伸加載 177
5.4.1 半圓盤三點彎實驗技術 177
5.4.2 SCB拉伸試樣表面的應變分布 178
5.4.3 應力歷史曲線 181
5.5 小結 182
參考文獻 182
第6章 分離式霍普金森壓剪杆 185
6.1 實驗裝置 185
6.2 試樣受載分析 186
6.3 實驗裝置的應力分析 188
6.3.1 入射杆應力狀態 188
6.3.2 試樣應力狀態 191
6.3.3 透射杆應力狀態 194
6.3.4 小結 197
6.4 壓縮應力測試 197
6.4.1 壓縮應力測試方法 197
6.4.2 壓縮應力測試方法的有效性分析 198
6.4.3 壓縮應力測試的誤差分析 199
6.5 壓縮應變測試 201
6.5.1 壓縮應變測試方法 201
6.5.2 壓縮應變測試方法的有效性分析 202
6.5.3 壓縮應變測試的誤差分析 205
6.6 剪切應力測試 206
6.6.1 剪切應力測試方法 206
6.6.2 剪切應力測試方法的有效性分析 207
6.6.3 剪切應力測試的誤差分析 211
6.7 剪切應變測試 213
6.7.1 剪切應變測試方法 213
6.7.2 剪切應變測試方法的有效性分析 215
6.7.3 剪切應變測試的誤差分析 217
6.8 壓剪加載實驗試樣的構型優化 218
6.8.1 類平面應力構型 218
6.8.2 類平面應力構型合理性驗證 220
6.8.3 裝置非對稱性討論 225
6.9 小結 226
參考文獻 226
第7章 基於霍普金森杆的動態斷裂實驗 227
7.1 應力強度因子的確定 228
7.1.1 應變片法 228
7.1.2 光學測試方法 230
7.1.3 分析法 234
7.1.4 實驗-數值法（動法） 238
7.2 起裂時間的確定 239
7.2.1 應變片監測起裂時間 240
7.2.2 斷裂計監測起裂時間 241
7.2.3 高速攝影監測起裂時間 242
7.2.4 分析法確定起裂時間 243
7.3 基於壓縮加載的動態斷裂實驗 247
7.3.1 單點彎實驗 247
7.3.2 三（四）點彎實驗 251
7.3.3 楔形加載緊湊拉伸實驗 257
7.3.4 緊湊壓縮實驗 258
7.3.5 巴西圓盤類實驗 260
7.4 基於拉伸加載的動態斷裂實驗 265
7.4.1 直接拉伸加載斷裂實驗 265
7.4.2 反射式拉伸加載斷裂實驗 269
7.5 小結 270
參考文獻 270
第8章 霍普金森杆實驗技術拓展應用 277
8.1 用霍普金森杆實現中應變率加載實驗 277
8.1.1 實驗繫統 279
8.1.2 實驗誤差分析 281
8.1.3 實驗結果 283
8.2 基於霍普金森杆的純剪實驗 284
8.2.1 改變試樣構型實現剪切加載 284
8.2.2 改進霍普金森杆的杆繫結構實現剪切加載 285
8.2.3 霍普金森扭杆技術 287
8.3 基於霍普金森杆的動態摩擦實驗 289
8.3.1 基於霍普金森扭杆的動態摩擦實驗 289
8.3.2 基於霍普金森壓剪杆的動態摩擦實驗 297
8.4 其他拓展實驗 301
8.4.1 高g值加速度傳感器的校準 301
8.4.2 火工品過載評價 304
8.4.3 安全性研究 307
8.4.4 基於霍普金森杆的動態擠壓 310
8.4.5 基於霍普金森杆的動態切削 311
8.5 小結 314
參考文獻 315

本書從基本原理出發，繫統介紹霍普金森杆實驗技術及其應用與前沿發展，綜合國內外學者在霍普金森杆實驗領域的創造性貢獻以及作者在這個領域工作的成果和經驗，旨在盡可能繫統、全面地介紹霍普金森杆所涉及的各種加載技術、測試手段以及相應的數據處理方法。全書共8章。第1章為霍普金森杆實驗技術發展歷史和現狀簡介；第2章介紹應力波基礎理論與分離式霍普金森壓杆基本原理；第3章和第4章分別從加載和測試技術兩個方面介紹霍普金森杆的相關技術；第5～8章介紹基於霍普金森杆的拉伸、壓剪、斷裂和拓展加載技術。本書可供從事材料動態力學研究及相關領域工作的科技工作者參考，可以使讀者能夠在較短的時間內全面了解相關研究和進展，正確使用分離式霍普金森杆實驗技術，並獲得可靠的實驗數據。