4.4 杆型测力系统

液压伺服中高速拉伸试验机能获取非常光滑的200/s应变率以下的中高速拉伸应力应变曲线，超过200/s则会出现振荡。而常规霍普金森杆则适用于600/s以上的金属材料动态测试，200～600/s应变率区间内的金属材料动态测试目前已成为亟待突破的技术瓶颈。美国俄亥俄州立大学搭建了40m长的霍普金森拉杆设备，以实现中高应变率材料动态测试，该设备对加工条件和试验场地要求较高，同时超长杆中应力波传播的弥散和衰减均不可忽略，需要在数据处理中慎重考虑。

一种基于霍普金森杆的弹性应力波分解方法为解决中高应变率动态载荷测量提供了思路。清华大学将应力波分解技术与霍普金森杆技术相结合，拆分长杆中传播的左行波与右行波，重建试件上的载荷信号。将试验室内的落锤试验台作为加载装置，以此为基础建立了杆型测力系统，如图4-11a所示。本系统分析了两点应变测量时域/频域分析方法与多点应变测量频域分析方法，通过理论模型对三种应力波分解方法进行了验证，并将适用于连续信号的公式推广到离散信号中。在杆型测力系统开展了应变率不敏感的材料 LY12CZ测试，使用应力波分解理论获取了材料在高应变率下的真实应力-真实应变曲线，与准静态结果基本重合，验证了方法的有效性，从理论上和根本上解决了高速拉伸测试载荷信号的振荡问题，如图4-11b所示。该方法目前处于在研究过程中。