美国普渡大学航空航天与材料工程系陈为农（Weinong Chen）教授和美国桑迪亚实验室高级技术专家宋博（Bo Song）所著、Springer出版社出版的《Split Hopkinson (Kolsky) Bar，

Design, Testing and Applications》中文版《分离式霍普金森杆   设计、试验和应用》已由 姜锡权  卢玉彬  翻译，经王礼立先生  审校、国防工业出版社正式出版。书号：978-7-118-11350-1，定价：98元。

陈为农简介

陈为农  美国普渡大学航空航天与材料工程系教授。1995年获得美国加加州理工学院博士学位。陈为农教授是国际材料和结构动态力学行为新实验技术研究的领导者之一，在他实验室发明的许多动态实验方法已经被美国国内外众多实验室所效仿。他发表或与他人共同发表了130多篇杂志文章。他的许多学生活跃在政府实验室、工业和学术界的相关领域。

由于陈教授具较深的学术造诣，他受到了国际材料动态行为学术界的高度尊重；多次受邀在国际学术会议上作主题报告。他是美国机械工程师学会(ASME)会员，美国航空航天学会会员（Associate Fellow）；美国国家理论与应用力学委员会（美国顶级的力学委员会）会员。

宋博简介

宋博  美国桑迪亚实验室高级技术专家。他于2000年获得中国科学技术大学固体力学博士学位，于2000－2005年先后在美国亚利桑那大学做博士后研究者、研究助理教授、普渡大学高级研究科学家，2008年起任美国桑迪亚实验室高级技术专家。他连续从事霍普金森杆（考尔斯基杆）实验技术研究已达20年之久。他的研究领域主要包括实验力学冲击动力学、材料和结构的动态响应等。他已在国际众多有影响的杂志和会议上发表了100多篇文章。

宋博博士是实验力学学会(SEM)材料动态行为实验技术分会的主持人和美国机械工程师学会材料动态力学行为技术委员会的秘书。

1. 内容简介

分离式霍普金森杆已广泛用于高应变率下材料的力学行为特征试验研究，成为了当今研究材料动态力学行为的几种主要实验设备之一。本书首先介绍了霍普金森压杆的一般概念和基本原理，以脆性材料、软材料、韧性材料为例阐述了多种类型霍普金森压杆试验的设计指导原则和为满足多轴（三轴）压缩和高、低温压缩试验要求而对传统霍普金森压杆进行的改进，并以几种材料为例介绍了相应的试验方法。同时动态拉抻和动态扭转试验以及中应变率试验的实验设备和试验技术也一并呈现，最后概略介绍霍普金森杆在动态结构试验方面的应用。

本书是国际上第一本系统介绍分离式霍普金森杆实验系统的专著，从众多细节上阐明了霍普金森杆试验的设计、操作、评估和应用。与一般专著不同，本书相当一部分内容是作者自己试验研究的结果和体会，内容具体，操作性强。对于我们相关领域的研究者来说就像一本高水平的实用教程。

本书可供涉及材料动态力学行为研究的所有专业的研究生、教师和研究人员参考。

2. 前    言

 考尔斯基杆（Kolsky bar），也被广泛称为分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar(SHPB)。在中国大陆，一般称为“分离式霍普金森压杆” ，以下简称“霍普金森压杆”。而术语“霍普金森杆”常被认为是“分离式霍普金森压杆”、“分离式霍普金森拉杆”，“分离式霍普金森扭杆”的统称。“霍普金森杆广泛用于高应变率下材料的力学行为特征试验研究，从而得到一簇以应变率为参数的应力-应变曲线。本书目的是向读者提供一套用霍普金森杆进行动态试验的应用知识。与研究准静态下材料本构响应的试验不同，目前依然没有测量高应变率下（动态）材料本构响应的标准方法。因此，不同的实验室，不同的杆，不同的试验者所得的试验结果可能是不一致的。本书就是想为设计和操作霍普金森杆试验提供一个实用的指导原则从而提高试验结果的一致性。本书并不对霍普金森杆试验技术进行广泛的综述。读者可在参考文献中找到大量的综述文章。在一定程度上说，本书主要从细节上阐明霍普金森杆试验的设计、操作、评估和应用。

对于这样一个主题，作者首先从霍普金森杆的一般概念和基本原理的介绍开始，接着阐述各种类型霍普金森杆试验的设计指导原则。这些试验主要针对脆性材料、软材料、韧性材料的压缩试验，多轴（三轴）压缩和高、低温试验，动态拉抻和动态扭转试验以及中应变率试验，最后概略介绍霍普金森杆在动态结构试验方面的应用。对于每种类型的试验都介绍了设计原理，简述了关键性问题，并通过具体试验例子给出了具体的实验设计及结果。

本书由作者在亚利桑那大学、普渡大学为高年级本科生和研究生讲授《材料的动态力学行为》讲稿以及2009年实验力学年会上关于霍普金森杆的一个短期讲习班和“实验与应用力学博览会”上的讲稿改编而成。由于书中所涉及的材料的复杂性，书中所选的例子主要来自于作者自己的研究试验。但是我们在一般意义上给出了各种类型霍普金森杆试验的设计指导原则、试验准备事项以使读者能利用本书和根据他们自己的特殊需要设计他们自己的试验。

作者为能有机会长时间地将精力集中于这个特殊的研究领域感到非常荣幸。如果没有我们老师、顾问的指导，没有基金机构的长期支持，没有同事、学生的支持和帮助，要做到这一点是不可能的。我们真诚感谢过去二十多年中与我们一起工作的许多人。

陈为农特别感谢将其带入本书所涉及领域和提供连续支持与合作的两位学者：G.Ravichandran 教授（现任加州理工学院工程与应用科学系主任）和Michael J.Forrestal 博士（他已作为桑地亚（Sandia）国家试验室的杰出技术专家退休），非常感谢三位聪明的普渡大学研究生Hwun Park, Oscar Guzman,和 Xu Nie 在本书图表工作方面的帮助，还要感谢担任本书部分原稿校对工作的Danny Frew博士 和 John Foster博士。

3. 目    录

前言
1 传统（常规）的霍普金森压杆
1.1 背景
1.2 霍普金森压杆简史
1.3 霍普金森压杆概述
1.4 霍普金森压杆的设计
1.5 大、小直径的霍普金森压杆
1.6 霍普金森压杆试验的标定和数据处理
 
2 霍普金森压杆试验的试验条件
2.1 一维平面弹性应力波的传播
2.2 界面摩擦
2.3 试件中的惯性效应
2.4 恒应变率变形
2.5 脉冲整形技术
2.6 单次加载和卸载控制
2.7 恒应变率上限
 
3 脆性材料的霍普金森压杆试验
3.1霍普金森压杆的脆性材料试件设计
3.2 减小应力集中的垫块
3.3万向节
3.4 脉冲整形
3.5脆性材料的试验设计
3.5.1 玻璃陶瓷和石灰岩
3.5.2 对陶瓷的加载-再加载
3.5.3 S-2 玻璃/SC15 复合材料
3.5.4 玻璃在压缩/剪切下的失效
 
4 软材料的霍普金森压杆试验
4.1表征软材料动态力学性能时所面临的挑战
4.2试件设计
4.3 脉冲整形
4.4力传感器的选择与应用
4.5试验设计
4.5.1 有机玻璃（PMMA）
4.5.2 橡胶
4.5.2.1豆油基聚合物
4.5.2.2 环氧化豆油（ESO）－纳米粘土复合材料
4.5.2.3 三元乙丙（EPDM）橡胶
4.5.3 泡沫材料
4.5.3.1 脆性泡沫材料
4.5.3.2 弹塑性泡沫材料
4.5.4 生物组织
4.5.4.1 猪肌肉
4.5.4.2 脑组织
 
5 韧性材料的霍普金森压杆试验
5.1韧性材料试验中存在的问题
5.2 脉冲整形
5.3 韧性材料试验设计
5.3.1 金属
5.3.2 形状记忆合金
5.3.3 氧化铝填充环氧树脂
5.3.4 无铅焊锡
 
6动态三轴的霍普金森压杆试验
6.1用于动态三轴试验的改进型霍普金森压杆
6.2 试件设计和安装
6.3局部（当地）压力和变形测量
6.4 脉冲整形
6.5砂在动态多轴应力下的响应
6.6印第安纳石灰石在动态多轴应力下的响应
6.7 软材料的动态侧限试验
 
7 高低温条件下的霍普金森压杆试验
7.1 试件的加热和冷却
7.2 精确时控的自动化系统
7.3 不锈钢的高温试验
7.4 形状记忆合金的温度效应
7.5 环氧复合泡沫材料的温度效应
7.6硬质聚氨酯泡沫（PMDI）泡沫材料的温度效应
 
8动态拉伸及扭转的霍普金森杆试验
8.1 对试样进行动态拉伸的方法
8.2 动态拉伸试件设计
8.3 动态拉伸试验中的脉冲整形
8.4动态扭转方法
8.5 动态扭转试件设计
8.6 动态拉压与扭转组合加载
8.7 动态拉伸试验举例
8.7.1 环氧树脂和有机玻璃
8.7.2 牛腱
8.7.3 橡胶
9中应变率下的霍普金森压杆试验
9.1中应变率范围试验数据的缺乏
9.2 中应变率下的材料试验方法
9.3中应变率下聚合物泡沫的特征
10用于动态结构试验的霍普金森压杆
10.1 动态断裂
10.2动态等双轴弯曲试验
10.3 微机械结构的动态响应
10.4 低速侵彻
 
附录A 脉冲整形FORTRAN 程序
参考文献

3.1 中文版前言

Preface for Chinese version of the book

In this occasion of the publication of the Chinese translation of the book, I would like to take this opportunity to express my sincere appreciation for the tremendous effort invested by Professor Xiquan Jiang to bring the Chinese version of the book to the Chinese-speaking researchers in this field. Perhaps I could do the Chinese translation by myself. However, Professor Jiang's outstanding technical Chinese writing skills make the Chinese version of this book far better in quality than I could ever dream to do. I would also like to thank Professor Lili Wang's effort to proofread the translation. Professor Wang is a highly-respected expert in this area. I feel honored that this book got this much of his attention.

Kolsky bar is a high-rate material characterization method that has not been standardized yet. To ensure that we obtain results for different materials under specific testing conditions, it is important to know the loading conditions on the specimen when designing the experiments and analyzing the data. This book serves as an introduction to the experiment design using a Kolsky bar. Through the research exchanges connected by this book, I look forward to the opportunities to learn further developments on Kolsky bar by the research community.

Weinong Chen

3.2 译者序

 在各类工程技术、军事技术和科学研究等广泛领域的一系列实际问题中，甚至在日常生活中，人们都会遇到各种各样的爆炸/冲击载荷问题，并且可以观察到材料在爆炸/冲击载荷下的力学行为往往与静载荷下的力学行为有显著不同，即所谓应变率效应。材料在爆炸/冲击载荷下的力学行为是诸多结构和工程研究的基础。而目前这类响应的研究主要还是以试验研究为主。

分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar，SHPB)，常简称为霍普金森压杆（在美国常称为考尔斯基杆（Kolsky bar），以纪念为分离式霍普金森压杆发展作出划时代贡献的美国科学家考尔斯基（H.Kolsky））。术语“分离式霍普金森杆压（简称为霍普金森杆）常被用作为分离式霍普金森压杆、分离式霍普金森拉杆、分离式霍普金森扭杆的统称，它作为研究材料动态力学行为的几种主要实验设备和技术之一，已广泛用于一维应力状态下材料的动态力学行为特征试验研究，从而得到一簇以应变率为参数的应力-应变曲线，来刻画材料本构响应的应变率效应。与其它实验设备相比，霍普金森杆实验设备简单、加工成本低廉，操作简单高效，试验过程安全可靠。

本书目的是向读者提供一套用霍普金森杆进行动态试验的应用知识。与研究准静态下材料本构响应的试验不同，目前依然没有公认的测量高应变率下（动态）材料本构响应的标准方法。因此，不同的实验室，不同的杆，不同的试验者所得的试验结果可能是不一致的。本书力图为设计和操作霍普金森杆试验提供一个实用的指导原则，从而提高试验结果的一致性。在一定程度上说，本书主要从细节上阐明霍普金森杆试验的设计、操作、评估和应用。

本书两位作者都是近年来国际上基于霍普金森杆研究材料动态力学行为方面的知名专家。他们长期从事相关领域的教学和试验研究工作。本书是他们教学和科研成果的结晶，是国际上第一本系统介绍霍普金森杆试验基本原理，试验设计、数据处理的专著。与一般专著不同，本书相当一部分内容是作者自己试验研究的结果和体会，内容具体，操作性强。对于我们相关领域的研究者来说就像一本高水平的实用教程。为了有助于我国相关研究领域的学者和研究生更好地开展相关研究，避免在英文版的一些细节理解上花费时间，特将此书翻译为中文出版。译者姜锡权曾经追随原著两位作者参加了一些霍普金森杆方面的工作，其中也包括本书点滴内容的外围工作。译者卢玉斌毕业于英国曼彻斯特大学，受到过良好的英文教育，并且在材料动态行为研究领域有浓厚的研究兴趣和学术基础。因此，我们两人合作将本书译成中文。我们非常感谢作者和Springer出版社慷慨地授予我们版权；非常感谢国防工业出版社为本书中文版的出版所做的大量工作。

姜锡权特别荣幸地邀请到我国爆炸/冲击动力学界著名学者、年逾八十的恩师王礼立先生为本书审校。书中多数“译校者注”为王先生所加。它加深了译者对原著的理解。译者认为这些注释进一步加深了本书中文版的学术研究色彩；同时在个别生僻、难于理解的细节问题上为读者作出了学术性的、通俗易懂的注解。译者，相信许多读者也和译者一样衷心感谢王先生虽年逾八十高龄，仍然从百忙学术活动中挤出时间为本书中文版审校，衷心感谢前辈对我们晚辈的培养和关怀，衷心感谢王先生在为师、敬业方面为我们作出了榜样。

由于译者中英文和学术水平限制，书中难免有疏漏、错别字及对原著理解和表达方面的错误，敬请读者指正，译者不胜感激！

译者

2016年10月

书讯编辑：姜锡权

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