Page 7 - 《爆炸与冲击》2026年第8期

第 46 卷 彭 建，等： 核级不锈钢Z2CN18.10的Johnson-Cook本构模型和失效准则 第 8 期

Impact rod Specimen

Energy buffer Air chamber Incident bar Transmission bar

Strain gauge

Signal
acquisition system
(a) Schematic diagram (b) Physical diagram

图 3 传统撞击式 Hopkinson 拉杆实验装置
Fig. 3 Conventional striker-driven split Hopkinson tension bar experimental setup

30 1.3 缺口实验

Incident bar 缺口实验的试样为缺口圆棒，缺口半径分别为
20 Transmitted bar
∞、10、5、3 和 2 mm，可获得初始应力三轴度分
10 别为 0.333 3、0.428 6、0.515 7、0.621 0 和 0.738 8，
U/mV 0 如图 5～6 所示，重复实验为 3 次，实验工况见表 2。

缺口实验是利用电磁驱动双向 Hopkinson 拉杆进
−10
行，测试电压达 2 100 V，测试电容 4 mF。电磁驱
−20 动双向 Hopkinson 拉杆如图 7 [20] 所示。该装置
0 0.2 0.4 0.6 0.8 由 2 根同轴对称分布的入射杆、法兰、电容器、
t/ms 应力波发生器和数据采集系统等组成，被测试样
图 4 动态拉伸实验典型原始电压-时间 采用螺纹方式连接在 2 根入射杆之间。2 根入射
−1
波形（25 ℃、1 000 s ） 杆和试样水平同轴心放置。在 2 根入射杆中间
Fig. 4 Typical raw voltage-time waveforms 的径向位置分别粘贴一对应变片来测实验中的
−1
from dynamic tensile tests (25 ℃, 1 000 s )
应变信号。在实验过程中，对电容器进行充电。
充电完成后，对 2 个应力波发生器进行并联放电以保证放电电流同步平均分配在 2 个应力波发生器上，
电容器储存的电能在次级线圈中瞬时转化为洛伦兹力，再经应力波发生器转换为作用于入射杆上的应
力波，2 个入射杆中的应力波将同时作用于试样。由于 2 个入射杆中的应力波幅值与脉宽完全一致，并
且同时对试样进行加载，因此能够实现对试样的同步对称加载。通过调节电容器的电容参数和充电电
压，可对应力波的脉宽和，实现不同应变率的加载。图 8 给出了缺口实验中的入射波与反射波原始波形
（以 25 ℃、1 500 s 、0.333 3 应力三轴度工况为例），波形信号稳定，无明显畸变，表明实验装置工作正常，
−1
数据采集可靠。

0.8×45° 0.5×45°
0.8×45° 0.7×45° 0.8×45° Ø4±0.03 R5±0.03 12
0.8 0.8 R10
2-R1 M8*1.25 M8*1.25 2-M8*1.25
Ø4±0.03 Ø4±0.03 12 0.8 2-R0.2

12 12 10±0.05 34±0.05
6±0.05
34±0.05
30±0.05
(a) Notch radius of ∞ (b) Notch radius of 10 mm (c) Notch radius of 5 mm
4±0.03 4±0.03

081001-4