随着世界经济的迅猛发展，对国防技术的要求逐渐提高，世界各国研制出各种大当量级别的战斗部、火箭弹、洲际导弹、侵彻弹，这些武器都存在一个共同的特点：过载大、动能高。科学家们为了实现对弹体及火工品的真实撞击过程模拟，大多是采用高g值加速度发生装置，其种类很多，工作原理各不相同，例如，空气炮、跌落式冲击台、马歇特落锤、霍普金森压杆等。针对国内某厂的技术要求：要实现30g试件达到200000g的加速度峰值、50us的加速度脉宽，针对这个技术指标设计实验必须要求高g值发生装置具有可控性。由于空气炮、马歇特落锤、跌落式冲击台的局限性比较大，不能很好地改善和控制加速度脉冲波形，所以采用自由式霍普金森压杆作为高g值加速度发生装置达到技术要求。

自由式霍普金森压杆可以通过增加发射气仓的气压实现增加试件的加速度幅值，通过改变子弹形状和波形整形器的材料、厚度改善加速度脉冲的脉宽，自由式霍普金森压杆可以控制加载波形的幅值和脉宽，但这个技术要求对现如今的自由式霍普金森压杆存在一定的挑战，传统的自由式霍普金森压杆在控制了加载脉冲的脉宽的情况下很难再提升加速度幅值，因为加速度幅值主要有效的提升方法是对子弹施加更大的推动力，这个推动力主要是由发射气仓的气压决定，但是整个自由式霍普金森压杆系统有安全指标限制气仓气压不能高于0.8MPa，而且考虑到自由式霍普金森杆的采集系统的稳定性因素。综合上述两个限制条件设计实验时发现气仓气压不足以使30g试件达到200000g的加速度幅值，对于这种情况设计了三种方法：（1）采用圆台形波形整形器对试件加载波形整形。（2）采用双锥形子弹对试件加载波形整形。（3）改变发射气仓气压对试件加载波形整形。

（1）为了实现30g试件的加载波形幅值达到200，000g，脉宽达到50us的要求，根据自由式霍普金森压杆的可控性特点，选择以自由式霍普金森压杆作为高g值加速度器。在设计实验前，首先分析加载波形的特点：高g值的情况下要达到一定的加速度脉宽范围。根据加载波形的特点和应力波传播及弥散分析的理论基础，设计仿真实验来研究自由式霍普金森压杆波形整形技术。

（2）仿真实验中设计两种方法：设计双锥形子弹作为发射装置撞击压杆，设计圆台波形整形器对试件的加载波形整形。根据两种仿真结果得到结论：1）双锥形子弹可以在有效的增加试件的加速度幅值的同时保证试件加载波形的脉宽。2）在圆台波形整形作用下试件的加速度峰值高于圆柱形整形器作用下试件的加速度峰值，圆台形波形整形器作用下的试件加速度脉宽比圆柱形整形器作用下试件的加速度脉宽小10%左右，根据这两种仿真方法得到的结论来设计实验。

（3）根据仿真结论和实验要求设计三种方法：1）增加锥形子弹的锥体高度；2）增加气仓气压；3）分别用圆台、圆柱形波形整形器对试件的加速度波形进行整形。得到结论如下：

①随着锥形子弹锥体高度的增加试件的加速度脉冲幅值减小，加速度脉宽度变大，试件速度减小。

②随着气仓气压的增加，试件的加速度脉冲峰值增加脉宽增加但由于系统对气压的限制不能实现要求。

③圆台整形器比圆柱整形器作用下的试件的加速度波形峰值高，圆台形整形器作用下试件的加速度脉宽较圆柱形波形整形器作用下的加速度脉宽略小10%左右，使用圆台整形器可以达到200，000g、50us的加载脉冲要求，从而验证了仿真结论。