.636 北京科技大学学报 2006年第7期 理如图2所示，弹丸在高压气体的驱动下高速撞 一部分通过试样传入输出杆，应力波信号通过在 击左端挡块，使和其相连的前置金属短杆断裂产 输入和输出杆上的应变片响应并经超动态应变仪 生一维应力方波，通过与其相连的输入杆传递到 放大，由瞬态波形存储器存储和记录，最后由接口 试样，应力波在试样左端面一部分反射回输入杆， 传入计算机进行处理山) 10 um 10 jm 图1两种钢的显微组织 Fig-1 Microstructures of two steels 全属杆 成变件 式样 应变件输出杆 动态位变仪瞬态转换器一止算机 图2气动式间接杆杆型冲击拉伸实验装置及测量原理示意图 Fig.2 Schematic diagram of bar-bar tensile impact tester and measuring principle 装置的实验原理与Hopkinson压杆技术的实 验原理相同，本质上都是基于一维弹性应力波原 理，即基于平截面假设和试样中应力、应变沿轴向 均匀性假设得到下列3个公式，根据记录的输入、 R2.5 输出和反射波信号，便可计算得到高应变率下材 61 料的应力时间、应力应变及应变率时间曲线. e,(t)= J[s()-()-(a, 图3动态拉伸试样尺寸（单位：mm) Fig.3 Configuration of dynamic tensile ()=8[s()-(-(小 2实验结果和讨论 (e)=s()+()-( 2.1实验结果 式中，E,A,C0分别是输入、输出杆的弹性模量、 对两种TRIP钢分别在高应变率和10-1s-1 截面积和应力波在杆中的传播速度，C0=5260 以下的拉伸性能进行了测定，其典型的应力应变 ms1;L0和A0是试样拉伸部分有效长度和截 曲线如图4所示， 面积：时间坐标t和时间坐标t有变换关系t= 从图4中可以看出，随着应变率的增加，总的 t十(t1一to);(t),,(t)和(t)分别是输入、输 趋势是两种钢的屈服强度、抗拉强度均随之增加， 出杆上应变片接收的入射波、反射波和透射波信 而延伸率降低；材料的屈服强度和抗拉强度之比 号四 随应变率的增加而降低；在高应变率下材料均匀 1.3试样尺寸和拉伸实验 延伸率较之静态条件急剧下降，这和其他的研究 钢板经线切割加工至所需尺寸，动态拉伸试 结果21]具有同样的趋势，其均匀延伸率仅相当 样的形状和尺寸如图3所示，静态拉伸实验按 于静态的40%~50%. GB/T228-2002,拉伸标距80mm,厚度1,9mm. 从图中还可看出，静态拉伸实验条件下，理如图2所示．弹丸在高压气体的驱动下高速撞 击左端挡块‚使和其相连的前置金属短杆断裂产 生一维应力方波‚通过与其相连的输入杆传递到 试样‚应力波在试样左端面一部分反射回输入杆‚ 一部分通过试样传入输出杆．应力波信号通过在 输入和输出杆上的应变片响应并经超动态应变仪 放大‚由瞬态波形存储器存储和记录‚最后由接口 传入计算机进行处理［11］． 图1 两种钢的显微组织 Fig．1 Microstructures of two steels 图2 气动式间接杆杆型冲击拉伸实验装置及测量原理示意图 Fig．2 Schematic diagram of bar-bar tensile impact tester and measuring principle 装置的实验原理与 Hopkinson 压杆技术的实 验原理相同‚本质上都是基于一维弹性应力波原 理‚即基于平截面假设和试样中应力、应变沿轴向 均匀性假设得到下列3个公式‚根据记录的输入、 输出和反射波信号‚便可计算得到高应变率下材 料的应力－时间、应力－应变及应变率－时间曲线． εs（ t）＝ c0 L0∫［εi（τ）－εr（τ）－εt（τ）］dτ‚ ε · s（ t）＝ c0 L0 ［εi（τ）－εr（τ）－εt（τ）］‚ σs（ t）＝ EA 2A0 ［εi（τ）＋εr（τ）－εt（τ）］． 式中‚E‚A‚C0 分别是输入、输出杆的弹性模量、 截面积和应力波在杆中的传播速度‚C0＝5260 m·s －1 ；L0 和 A0 是试样拉伸部分有效长度和截 面积；时间坐标 t 和时间坐标τ有变换关系 t＝ τ＋（ t1－t0）；εi（ t）‚εr（ t）和εt（ t）分别是输入、输 出杆上应变片接收的入射波、反射波和透射波信 号［11］． 1∙3 试样尺寸和拉伸实验 钢板经线切割加工至所需尺寸‚动态拉伸试 样的形状和尺寸如图3所示．静态拉伸实验按 GB／T 228－2002‚拉伸标距80mm‚厚度1∙9mm． 图3 动态拉伸试样尺寸（单位：mm） Fig．3 Configuration of dynamic tensile 2 实验结果和讨论 2∙1 实验结果 对两种 TRIP 钢分别在高应变率和10－1 s －1 以下的拉伸性能进行了测定‚其典型的应力应变 曲线如图4所示． 从图4中可以看出‚随着应变率的增加‚总的 趋势是两种钢的屈服强度、抗拉强度均随之增加‚ 而延伸率降低；材料的屈服强度和抗拉强度之比 随应变率的增加而降低；在高应变率下材料均匀 延伸率较之静态条件急剧下降‚这和其他的研究 结果［1213］具有同样的趋势‚其均匀延伸率仅相当 于静态的40％～50％． 从图中还可看出‚静态拉伸实验条件下‚ ·636· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第7期