Page 128 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 李嘉皓，等： 液压膨胀环恒应变率加载技术 第 2 期

所需的时间越短，即水流前期加载越迅速，膨胀过冲的应变率越高，并且难以实现较明显的应变率稳
定。适当地增加应变率增长阶段的时间 t 来抵消水流加载的惯性效应，可以有效地提高应变率的稳
1
定性。

3 实验验证

∅ 74 mm 的分离式霍普金森压杆系统，将液压膨胀环实验装置置于入射杆和透射杆之间，采用
采用
紫铜片作为整形器，撞击杆长度为 400 mm，气压为 0.5 MPa，活塞限位位移为 0.8 mm。利用 DISAR 获得
膨胀环的径向粒子速度，实验中用于连接测速仪的光纤探针固定于探针支架上，探针端部正对膨胀环外
表面，如图 13 所示。膨胀环试件为 1060-O 铝环，圆环表面经过打磨处理，尽量减小机械加工带来的初始
缺陷的影响，圆环内径 32 mm、外径 35 mm，横截面为 1.5 mm×1.5 mm 的正方形。

Expansion ring
DISAR fiber probe

图 13 液压膨胀环实验装置
Fig. 13 Experimental device of the liquid-driving expanding ring

通过入射杆上的入射波和反射波可以得到活塞的加载曲线，假定水为近似不可压缩液体，可近似获
得水流加载速度曲线，如图 14 所示。当线性增长阶段的速度峰值为 10 m/s 时，理论上的稳定应变率约
为 2 450 s 。通过 DISAR 测得膨胀环表面的径向膨胀速度，对径向速度曲线进行积分，并根据式 (3) 即
−1
可得到膨胀环的应变率时程曲线，如图 15 所示。实验结果表明，在加载的中后期，膨胀环的径向应变率
稳定在约 2 000 s ，上下波动约为 10%，能较好地实现恒定应变率加载；同时，由于实验中不可避免的能
−1
量损耗，实验获得的加载应变率略低于理论预测应变率。

14

12
Load velocity/(m⋅s −1 ) 8 6
10

2 4

0 20 40 60 80 100
Time/μs

图 14 实验中的水流加载速度曲线
Fig. 14 Loading velocity curve in experiment

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