Page 15 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 杜 冰，等： 基于电磁Hopkinson杆系统的恒应力比动态拉伸/压缩-扭转复合试验装置及方法 第 7 期

4 结 论

提出了一种改进型电磁 Hopkinson 拉/压-扭复合加载装置，可用于实现金属材料在动态单轴拉/压-
扭复合载荷下的力学测试，以获取其在高应变率复杂应力状态下的响应。基于该装置的实验研究，主要
有以下结论。
(1) 所开发的单侧拉/压-扭复合加载装置能够分别产生拉伸波与扭转波，并利用高精度延时控制技
术实现两列应力波对试样的同步加载。
(2) 以 CoCrFeMnNi 高熵合金为对象的实验验证了装置的可靠性。在动态拉-扭复合加载中，装置可
实现约 1.7 的稳定应力比，且试样变形集中于标距段，并呈现梯度分布特征。
(3) 理论与实验结果表明，该装置具有良好的加载同步性。根据计算得到的波到达时间对原始入射
波进行平移处理后，两列入射波上升沿基本对齐，满足同步加载的实验要求。
(4) 与正弦波加载相比，梯形波加载能显著提升应力比的稳定性。本装置采用梯形拉-扭波组合的
加载方式，通过维持恒定加载速率，实现了稳定的应变率与应力比，而正弦波加载则会导致应力比显著
波动。
综上所述，该改进型电磁 Hopkinson 拉/压-扭复合加载装置为研究材料在复杂应力状态下的动态力
学行为提供了有效实验手段，在材料动态性能研究领域具有重要的应用价值。

参考文献：
[1] 周伦, 苏兴亚, 敬霖, 等. 6061-T6 铝合金动态拉伸本构关系及失效行为 [J]. 爆炸与冲击, 2022, 42(9): 091407. DOI:
10.11883/bzycj-2022-0154.
ZHOU L, SU X Y, JING L, et al. Dynamic tensile constitutive relationship and failure behavior of 6061-T6 aluminum
alloy [J]. Explosion and Shock Waves, 2022, 42(9): 091407. DOI: 10.11883/bzycj-2022-0154.
[2] 周刚毅, 董新龙, 付应乾, 等. 不同加载状态下 TA2 钛合金绝热剪切破坏响应特性 [J]. 力学学报, 2016, 48(6): 1353–1361.
DOI: 10.6052/0459-1879-16-198.
ZHOU G Y, DONG X L, FU Y Q, et al. An experimental study on adiabatic shear behavior of TA2 titanium alloy subject to
different loading condition [J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2016, 48(6): 1353–1361. DOI:
10.6052/0459-1879-16-198.
[3] 李海峰, 门建兵, 金文, 等. Ta-Hf-Nb-Zr 体系高熵合金 J-C 模型及应用试验 [J]. 爆炸与冲击, 2025, 45(3): 033103. DOI:
10.11883/bzycj-2024-0069.
LI H F, MEN J B, JIN W, et al. J-C model of high-entropy alloy Ta-Hf-Nb-Zr system and its application test [J]. Explosion
and Shock Waves, 2025, 45(3): 033103. DOI: 10.11883/bzycj-2024-0069.
[4] MIYAMBO M E, VON KALLON D V, PANDELANI T, et al. Review of the development of the split Hopkinson pressure
bar [J]. Procedia CIRP, 2023, 119: 800–808. DOI: 10.1016/j.procir.2023.04.010.
[5] KOLSKY H. An investigation of the mechanical properties of materials at very high rates of loading [J]. Proceedings of the
Physical Society. Section B, 1949, 62(11): 676–700. DOI: 10.1088/0370-1301/62/11/302.
[6] 胡时胜, 王礼立, 宋力, 等. Hopkinson 压杆技术在中国的发展回顾 [J]. 爆炸与冲击, 2014, 34(6): 641–657. DOI: 10.11883/
1001-1455(2014)06-0641-17.
HU S S, WANG L L, SONG L, et al. Review of the development of Hopkinson pressure bar technique in China [J]. Explosion
and Shock Waves, 2014, 34(6): 641–657. DOI: 10.11883/1001-1455(2014)06-0641-17.
[7] YIN J P, MIAO Y G, WU Z B, et al. A novel Hopkinson tension bar system for testing polymers under intermediate strain rate
and large deformation [J]. International Journal of Impact Engineering, 2025, 198: 105197. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.
2024.105197.
[8] MIAO Y G, DU B, MA C B, et al. Some fundamental problems concerning the measurement accuracy of the Hopkinson
tension bar technique [J]. Measurement Science and Technology, 2019, 30(5): 055009. DOI: 10.1088/1361-6501/ab01b5.
[9] NEMAT-NASSER S, ISAACS J B, STARRETT J E. Hopkinson techniques for dynamic recovery experiments [J].
Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical and Physical Sciences, 1991, 435(1894): 371–391. DOI:

071001-12