电磁胀环实验技术研究进展

马慧娟，崔旭华，孙倩，胡志力，黄亮，张茂，李建军

（1.武汉理工大学 汽车工程学院 a.现代汽车零部件技术湖北省重点实验室；b.汽车零部件技术湖北省协同创新中心；c.湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心，武汉 430070；2.华中科技大学 材料科学与工程学院 材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430074）

基于轻量化和安全性的要求，航空航天及汽车用材料在高应变速率下的响应特性一直都是科研人员的研究重点[1—2]。很多军事装备用材料的服役环境也涉及高应变速率加载，如子弹的贯穿能力与子弹壳体用钢的动态压缩、拉伸性能密切相关[3]。分离式Hopkinson 拉杆装置一直被用来研究材料高应变速率下的力学行为[4—5]，但其测量应变和载荷的过程较为复杂。当应变速率超过3000 s-1时，测试用拉杆易断裂，且当前国际上尚无统一的测试标准，试验的复现性较差，这些缺点限制了其应用范围。电磁胀环实验是运用电磁力驱动环件发生径向膨胀运动，由于其对称性，环件产生的感应电流在周向上分布均匀，从而使工件在周向上均匀受力，因此，可以将电磁胀环过程看作电磁力作用下的高应变速率一维单轴拉伸运动。电磁胀环实验的最大胀环速度超过300 m/s，应变速率可以达到104s-1以上，可测试高应变速率条件下材料的动态响应行为，同时电磁胀环实验具有良好的可重复性，因此逐渐受到研究人员的关注[6—11]。

1965 年，Niordson[12]首先提出电磁胀环加载装置，并利用实验装置成功完成铜和铝的胀环实验，开创了运用电磁胀环实验来研究高应变速率下材料碎裂特征的先河。……