用于软材料的双子弹电磁驱动SHPB 系统*

谢倍欣，汤立群，姜锡权，史景伦，赵伟健，佘瀚笙，张泳柔，刘逸平，蒋震宇

（1.华南理工大学土木与交通学院亚热带建筑科学国家重点实验室，广东 广州 510640；2.陆军炮兵防空兵学院，安徽 合肥 230031；3.华南理工大学电子与信息学院，广东 广州 510640）

软材料具有非常广泛的应用背景，而其服役过程往往涉及动态加载工况，因此测试并表征其动态力学性能十分必要。分离式Hopkinson 压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)技术是目前最重要的表征材料动态力学性能的实验手段[1]，自提出以来已经用于多种材料在高应变率下的力学性能测试，而研究者们也纷纷利用SHPB 开展软材料的动态实验[2]。虽然试件过软给SHPB 实验带来了许多困难，如试件变形难以达到均匀、透射波信号过于微弱、横向惯性影响不可忽略等[3-5]，但学者们已提出了许多有效的对策，如采用薄试件与小杆件、使用低波阻抗杆件(高分子杆[6]和空心杆[7])、使用高灵敏度传感计(半导体应变片和石英压电晶片[8])、进行入射波整形[9]等。现在SHPB 技术在研究橡胶[10]、泡沫[11]等常规软材料的动态力学性能方面的应用已经相当成熟。然而，近年来水凝胶等模量更低的超软材料的动态力学性能逐渐引起关注，这给SHPB 技术带来了新的改进需求。常见的金属SHPB 装置用于测试超软材料时会因为杆件与试件的波阻抗相差太大而存在一些不足，如透射波信号太过微弱难以测量、实验曲线在低应力段精度不足、试件变形较难达到均匀等。许多学者提出使用高分子材料制作杆件以图解决这些问题[6,12]。……