Page 9 - 《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

联立式（1）～（3），可得：

(4)
v e ≈ 1.631v s
下面基于 1.1 节中的布置方案，进行波传播分析。
如图 3 所示，压缩/拉伸波由应力波发生器产生，而扭转波在解锁装置处产生，控制系统中的延时发
t 1 为：
生器被用于协调两列波抵达试样的时间，拉伸/压缩波抵达试样所需的时间
L
t 1 = (5)
v e
L 为波导杆的总长度。
式中：

L Interface
L 1 L 2
Pulses Torque E-release
generator pulley clamp t/μs
Rod

t 2
t 1

Shear wave
Tensile wave
Δt
O L 1 L 2 4 000 mm l/mm

图 3 拉伸/压缩波和扭转波的波传播时间-历程关系
Fig. 3 Time-distance of wave propagation for both tensile/compressive stress wave and torsional stress wave
扭转波到达试样的时间为：
L− L 1 − L 2
t 2 = (6)
v s
L 2 分别为自由段和夹持段的长度。
式中： L 1 和
需要指出的是，电磁解锁装置处于夹紧状态时，其效果类似于刚性壁，会同时影响弹性波和扭转波
的传播，因此，波开始传播时，解锁装置需要处于释放状态。另一方面，扭转波的产生也依靠解锁装置的
瞬间释放。
综上所述，如图 3 所示， t 1 与 t 2 之间存在如下关系。
t 1 = t 2 时，结合式 (5)～(6) 可得：
当
L L− L 1 − L 2
= (7)
v e v s
将式 (4) 代入式 (7)，可得：

(8)
0.384L = L 1 + L 2
t 1 = t 2 时，整个加载段，即自由段和夹持段需要占波导杆总长度的约 40%。如果自由段
这就说明，当
和夹持段相比整个装置过长，即：
(9)
0.384L＞L 1 + L 2
(10)
t 1 ＜t 2
∆t 同样可以实现两列加载波同
此时，为保证两列加载波仍然能同时抵达试样，对拉伸/压缩波延时

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