高温霍普金森拉杆技术被认为是一种测试材料在高温102~104s–1 应变率范围内力学性能行之有效的手段。从拉伸波的产生方式、高温动态拉伸实验方法、试样的连接方式和尺寸等方面,对现有的高温高温霍普金森拉杆实验技术进行总结和评述,认为其关键在于解决高温对波导杆的影响。现有的方案主要是通过快速加热或快速组装的方式来缩短高温试件与波导杆接触的时间,从而减小波导杆上的温度梯度。局部快速加热方法易于实现,但实验中试件的温度一般不超过 800 ℃;快速组装方法实现的实验温度可达 1 200 ℃,但需要一套较为复杂的气动装置。
现有高温霍普金森拉杆实验技术中解决高温影响的方法主要分为 4 类:
1)使用隔热垫块阻止试件上的高温传递到杆上;
2)将杆的局部与试件一起加热,通过理论计算去除高温对波导杆产生的影响;
3)将试件与波导杆装配好,通过局部的加热装置来对试件进行快速加热,然后击发完成实验;
4)将试件加热,通过自动组装装置将试件快速与杆连接,快速完成实验。
由于前两种方法都有较大的弊端(垫块的影响、数据处理复杂等),应用不是十分广泛。目前主要采用的是先组装后快速加热(中科大、中物院总体所)和先加热后快速组装(西北工业大学)的方法。对于先组装后局部快速加热的方法来说,其在原有的霍普金森拉杆的基础上改变不大,只是加入了局部快速加温装置(大容量热惯性炉、大电流加热),其实现比较简单。但是由于加热时试件与杆子接触,所以不可避免地产生温升,这种方法可以实现的温度一般不超过 800 ℃。对于先加热试件然后快速自动组装的方法来说,由于试件与杆子接触的时间很短,所以其可以实现1200℃ 以上的实验。但是这种方式需要一套较为复杂的气动装置来实现自组装功能,且对 CCT 有较高的要求(CCT1、CCT2≤100 ms且要求 CCT2≥0)。