很众工程题目须要咱们测定各类资料正在高应变率下的力学个性。为达致这个宗旨，散开式Hopkinson杆是现此日下上公认最成熟的、操纵得也最渊博的新颖实行本领。这套装配的构型并不繁复，却能有用地得到人人半工程资料正在每秒102-104的高应变率下的应力应变弧线。这种实行装配的名称源自最初提出闭联创意和原始安排的英国剑桥大学工程科学教育B.Hopkinson。实在，B.Hopkinson跟随他的父亲J.Hopkinson献身于工程科学，再有一段十分感人的故事。

很众工程题目须要咱们测定各类资料正在高应变率下的力学个性。为达致这个宗旨，散开式Hopkinson杆是现此日下上公认最成熟的、操纵得也最渊博的新颖实行本领。这套装配的构型并不繁复，却能有用地得到人人半工程资料正在每秒102-104的高应变率下的应力应变弧线。这种实行装配的名称源自最初提出闭联创意和原始安排的英国剑桥大学工程科学教育B.Hopkinson。实在，B.Hopkinson跟随他的父亲J.Hopkinson献身于工程科学，再有一段十分感人的故事。

正在汽车、航空、航天、海洋、核电、刀兵及防护等工程界限中，很众组织和器件每每会受到高速攻击或爆炸等强动载荷的用意，所以正在安排中务必思索所采用的资料正在高速变形时（即高应变率下）的死板本能和力学呼应。为了确定各类资料正在高应变率下的力学个性，操纵得最渊博也最成熟的新颖实行本领称为散开式Hopkinson杆本领 (Split Hopkinson Bar Technique)。

楷模的散开式Hopkinson压杆 (Split Hopkinson Pressure Bar) 装配如图1(a)所示。被测试的资料的一个小试件（大凡做成圆柱形）睡觉正在两根修长的圆柱形杆件之间；正在实行中，受压缩气体激动加快的一根修长枪弹（或称撞击杆）高速撞击到个中一根长杆（入射杆）的端头，撞击所爆发的压缩应力波沿输入杆撒布到输入杆与试件的界面时，一局限爆发反射，另一局限则穿过试件不绝透射到另一长杆（透射杆）中去持续撒布。因为应力波正在试件两头的众次反射，很速就能正在试件内创立一个近乎匀称的应力和应变状况。从两根长杆上粘贴的应变片测出动态应变（图1(b)），再按照应力波表面就能够算计出使试件爆发迅速变形时的应力，应变和应变率，进而取得所测资料正在高应变率下的应力应变弧线。操纵散开式Hopkinson压杆本领，对人人半工程资料能得到应变率高达每秒102-104下的应力应变闭连。

除了散开式Hopkinson压杆以外，正在过去几十年中天下各国的探究者们还先后安排出散开式Hopkinson拉杆和散开式Hopkinson扭杆，不同愚弄拉伸波和盘旋波来测定资料正在高速拉伸和高速盘旋条款下的力学本能。

为什么这一类实行装配都被叫做Hopkinson杆呢？这不行不从英国工程科学史上的厉重人物Hopkinson父子说起。

从19世纪末到20世纪初，Hopkinson父子二人能够说是工程科学界影响宏大的人物。父亲名叫John Hopkinson（图2），1849年出生于曼彻斯特一个纺织工程师的家庭，从小就显示了轶群的数学天分，并于1871年正在剑桥大学知名的三一学院 (Trinity College) 得到数学学位。结业后，他的有趣转向将数学用于工程践诺。当时物理学家Maxwell创立了电磁波表面；John Hopkinson假使经济上不宽裕，仍旧把他家的两个房间改筑成实行室，正在内里举行电磁学的实行。他和弟弟一道研制出适用的调换电动机和同步电机，并得到三相发电机的专利。因为这些优秀的收效，John Hopkinson被拣选为英国皇家学会院士（1877），获聘为伦敦国王学院的电工教育（1890），而且两次（1890和1896）被推荐为英国电机工程师学会的主席。目击剑桥大学卡文迪许实行室正在实行物理探究上的宏壮获胜，他又踊跃号令和谋划正在剑桥大学创筑一间高秤谌的工程实行室。

John Hopkinson深嗜户外运动，早正在剑桥三一学院念书的时期，他就职掌学院划艇队的队长，并曾领导划艇队正在知名的一英里划艇大赛中获胜。其后，他常同恩人和家人去爬山。1898年夏季，他带着两个儿子和两个女儿去瑞士登攀阿尔卑斯山，除了宗子Bertram Hopkinson（睹下）因其讼师事宜先行分开了以外，他和其他三名后代全都正在8月27日的爬山变乱中不幸罹难。

这场灾难后，他的遗孀没有被哀思所击倒，而是决策承受他的遗志，捐出5000英镑小我物业正在剑桥大学创立工程实行室。这个实行室筑正在剑桥大学的新博物馆校区，剑桥大学特意正在该处筑造物的墙上立了一块印象牌来印象John Hopkinson这位工程实行室的前驱者。时至今日，假如你去到剑桥的Free School Lane，已经能够睹到这块印象牌（图3）。

Bertram Hopkinson（图4）是John Hopkinson的宗子，生于1874年。他同样以优异劳绩结业于剑桥大学的三一学院，并选拔了专利讼师为职业。1898年夏季，他亦跟班父亲，弟妹一道去瑞士爬山。其间，为处分营业而提前分开瑞士，正在去澳洲的途中听到爬山队的恶耗。回到英国后，他果断决策放弃待遇优渥的讼师职业，以承受父亲正在科学探究和工程教化界限内的未竟行状。他开始参预了英国几个都邑的有轨电车的安排，并因管道电解的实行探究得到英领土木匠程师学会的金奖。1903年，他从几位竞聘者中脱颖而出，获聘为剑桥大学的机构学与应使劲学讲座教育。此时他才29岁，固然没有教学体会，但已正在工程践诺中显示了轶群的才具。往后15年中，他以极大的热心元首刚成立不久的剑桥工程系，正在工程教学和实行室创设方面亲力亲为，对工程系的发达功绩良众。

Bertram Hopkinson自己的探究有趣闭键聚合正在燃烧、爆炸和攻击这些正在工程上渊博操纵而当时所知甚少的界限。一位名叫Harry Ricardo的学生正在他的激发下由练习土木匠程转向探究内燃机，其后收效卓著而享有盛名。

为通晓钢丝正在猝然施加的强动载荷下的本能，Bertram Hopkinson安排了一个实行：把一根钢丝上端固定正在实行室的顶棚上，下端贯串一个砝码盘，然后将一个核心有孔的砝码从高处沿着钢丝滑落撞击到砝码盘上，视察砝码的重量和下降高度对钢丝的断裂与否以及断裂部位有什么影响。从实行中视察到一个很兴趣的地步：当砝码下降高度（也即是它的撞击速率）抵达一个临界值时，钢丝正在上端（即固定端）爆发断裂；若进一步添加下降高度，钢丝最终鄙人端（即撞击端）爆发断裂。这个实行活着界上第一次证据了资料正在动载下的强度比静态强度为高，它不光惹起了人们对资料动态本能的深刻有趣，况且启发了后人创立弹塑性应力波撒布表面。

测定炸药爆炸爆发的载荷脉冲正在当时更是一个困难。为处分这个困难，Bertram Hopkinson萌生创意，安排了一种被称为Hopkinson杆的装配（图5）。图中的炸药被雷管引爆后，爆发的压缩应力波沿着长杆向右撒布。该压缩波正在长杆右边的自正在端反射后形成拉伸波，使得飞片脱节压杆，率领着必然的动量向右飞去。丈量悬置正在右方的单摆受到飞片撞击后的摆动，便能够算出飞片率领的动量。再通过众次转折飞片的厚度，就可以确定爆炸爆发的脉冲的式样和强度。

正在应变片，示波器和光学丈量本领均尚未问世的20世纪初，Hopkinson杆的装配为标定爆炸物爆发的载荷脉冲供应了一种相当简便而又有科学按照的本事。回想这段工程科学的史乘，咱们怎能不为Hopkinson的天禀创意和奥妙安排而敬佩呢？

进入1910年代，欧洲被交战的阴云所覆盖。于是Bertram Hopkinson起初倾力参加与国防相闭的科学探究，比如对内燃机、火焰，以及枪弹对钢板的撞击的实行探究；他还元首激动了一批国防操纵课题，比如为兵舰的船体加设防雷外壳，以及为飞机安排炸弹和投弹装配，等等。第一次天下大战发作后，假使当时他仍然比飞舞员的均匀年事大一倍，仍当机立断地练习飞舞。为了更好地剖析飞舞员所需的本领救济，他考试正在夜间和阴毒气候中飞舞及正在云中巡航。因为高深的专业常识和忠心耿耿的贡献，他正在空军中从上尉不绝升到上校（图6）。

不幸的是，恶运又猝然下降正在他的身上。1918年8月26日，他驾驶的Bristol战争机正在飞往伦敦的途中因天气阴毒而出事。此时他年仅44岁，牺牲的日子同他父亲和弟妹正在爬山变乱中物化的日子险些正好相距20年！莫非这即是才具横溢的Hopkinson家族的宿命吗？

正在Bertram Hopkinson的葬礼上，剑桥大学工程系的前任系主任Ewing教育致词说，Bertram向来没有为本人寻求什么，他的全盘精神都贡献给了国家的益处，而且随时计算逝世本人。

当年Bertram Hopkinson安排的Hopkinson杆，正在1949年前后过程Davis和Kolsky等人的从头构想，以及其后很众探究使命家的一直订正，增加了应变片和动态信号采团体例，渐渐演形成了此日众数应用的散开式Hopkinson杆。现正在，散开式Hopkinson杆同高速摄像，光力学散斑本领以及有限元动态数值模仿连结正在一道，仍然成为力学家和资料科学家研发新资料的弗成或缺的有力器材。

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