CN115901501A - 一种动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置及加载方法 - Google Patents

Abstract

一种动态扭转‑拉伸/压缩同步联合加载装置及加载方法，通过延时脉冲发生器控制扭转波和拉伸/压缩波同时到达试样，最终实现扭转、拉伸/压缩复合动态加载。本发明中通过旋转扭矩加载机构进行储能，通过粘贴在扭转入射杆上的应变花实时得到能量的大小。储能结束后旋转夹持机构的夹紧螺栓使断裂螺栓受拉断裂，从而将扭转入射杆储能段储存的能量以应力波的形式向试样方向传播，位于扭转入射杆的应变花能够记录扭转波的波形，扭转波到达试样对其进行动态扭转加载。本发明通过精确控制延时时间，能够控制扭转波和拉伸波同时到达试样，实现对试样的动态拉伸‑扭转复合加载。数据采集器同时记录到扭转入射杆和拉伸入射杆上的应力波脉冲信号。

Description

一种动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置及加载方法

技术领域

本发明涉及材料冲击动力学实验技术领域，具体说是一种用于材料在动态扭转和动态拉伸/压缩两种载荷同时作用下测试力学性能的加载装置和加载方法。

背景技术

霍普金森杆(又称Kolsky杆)是测试材料在动态加载条件下力学性能的重要装置。霍普金森杆装置基于一维弹性应力波理论，其测试应变率通常在100s^-1到10000s^-1之间。经过多年的发展，霍普金森杆装置已日趋成熟并广泛用于测试材料在动态压缩、动态拉伸、动态扭转等状态下的力学性能。

目前应用较为广泛的霍普金森扭杆加载方式为储能式，最早由W.E.Baker和C.H.Yew在1966年发表的Strain-rate effects in the propagation of torsionplastic waves一文中提出，其设计思想是先对入射杆部分长度进行预扭转，储存弹性扭转势能，再通过夹紧装置的突然释放将能量以应力波的形式在杆中传播，最终实现对杆端试样的加载。与其他加载方式(***式、气动式)相比，储能式较为安全简单，并能将应力波上升沿控制在20～40微秒内。但其缺点是该夹紧装置的释放时间不受控，即不能精确控制扭转应力波的产生时间。

近几年来，申请人开展了一系列基于电磁加载的霍普金森杆实验装置和方法的研究，其中在申请号为201810120975.6的发明创造中公开了一种单轴双向电磁霍普金森压杆及拉杆的加载方法，该加载方式利用电磁能量转换技术产生应力波脉冲，脉冲的产生依靠放电开关实现，在开关触发和应力脉冲的产生之间没有时间延迟，因此脉冲的时间精确性很容易通过电路控制。但是该装置没有办法实现拉伸/压缩与扭转复合加载。

现有技术中存在的不足主要包括以下两个方面：

一方面，扭转波产生时间较长导致扭转波的上升沿太缓太长

在申请号为201510106511.6的发明创造中提出了一种动态拉/压与扭同步联合加载实验装置，该装置中扭转波的产生依靠控制器触发液压机构的释放；这一释放过程所需的时间在数百微秒甚至毫秒量级。由此会带来两个问题：第一，由于该动态拉/压与扭同步联合加载实验装置中，拉伸波和扭转波从同一侧传至试验件，要实现两列波对试件的同步加载，拉伸发射管与扭转夹紧装置之间需要很长的距离以抵消两列波之间的不同步。而入射杆过长既不利于加工，也会影响应力波的传播。第二，由于机械运动时间的不确定性，导致两列波到达试件的时间不同步，无法保持试件内应力状态的一致，使试验失败。

另一方面，现有技术中国际申请号为PCT/CN2020/113154的发明创造中的装置虽然能够实现复杂应力状态如拉伸/压缩和扭转复合的动态冲击加载，准确控制扭转应力波的产生时间，但是其扭转应力波的产生涉及电磁释放装置，装置成本高昂且结构复杂，产生的扭转波的上升沿较缓较长。

发明内容

为了提高扭转应力波的上升沿，简化扭转-拉伸/压缩复合加载实验装置同时保证扭转应力波和拉伸/压缩应力波到达试样的同步性，本发明提出了一种动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置及加载方法。

本发明提出的动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置包括霍普金森扭杆加载单元、电磁霍普金森拉/压杆单元、同步控制单元以及力学测试单元。其中：所述霍普金森扭杆加载单元包括扭转入射杆、夹持机构和扭矩加载机构；所述扭转入射杆的一端固定在扭矩加载机构上且两者紧密相连，通过该扭矩加载机构带动扭转入射杆转动以施加扭矩。所述夹持机构套装在该扭转入射杆上，通过夹头夹紧该扭转入射杆。

所述断裂螺栓与夹头通过螺纹配合，通过旋紧夹紧螺栓和断裂螺栓夹头夹紧扭转入射杆，使扭转入射杆与夹头无相对滑动。

所述电磁霍普金森拉/压杆单元中的拉伸入射杆的一端与加载枪连接。另一端为悬臂端，其端面与所述扭转入射杆的端面相对应；试样位于该拉伸入射杆与扭转入射杆之间。在所述入射杆的外圆周表面分布有三组应变花，其中第一组应变花和第三组应变花分别通过数据线与数据采集器联通；第二组应变花通过数据线与同步控制单元的延时脉冲发生器的信号输入端联通。

所述夹持机构包括夹持机构底座和夹头；所述夹头由两个夹板和断裂螺栓组成，两个夹板平行地位于夹持机构底座内，并使分别位于两个夹板内侧表面的夹持槽相对应；断裂螺栓安装在所述两个夹板的上端，并使该断裂螺栓中部的缺口位于夹持机构的两个夹板中间；所述夹紧螺栓位于该夹持机构底座的两个支板上。

所述夹持机构与试样端的长度为1.5m，拉伸入射杆升温长度为1.5m。

所述延时脉冲发生器的时间精度为10ns。

在所述拉伸入射杆长度的1/2处的圆周对称的粘贴有两片拉伸应变片；该拉伸应变片接入数据采集***中的惠斯通电桥中。

所述三组应变花中，每个应变花由两个互相垂直的应变片组成，粘贴时两个应变片的角平分线与入射杆的中轴线平行，分别粘贴在扭矩加载机构与夹持机构之间的中间、夹持机构向试样方向距离夹持机构10cm处，以及夹持机构与试样的中间。

本发明还提出了一种利用所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置进行加载的方法，具体过程是：

步骤1，排布器材：

将电磁霍普金森拉伸加载装置、拉伸入射杆、夹持机构、扭矩加载机构和扭转入射杆按顺序安装于实验台上。装配扭矩加载机构与扭转入射杆，使二者紧密配合，并使扭转杆在夹持机构和定位筒上自由旋转；将加载枪与拉伸入射杆进行装配。

将加载枪与拉伸入射杆进行装配的具体方法为：将拉伸入射杆有外螺纹的一端依次穿过实验台上的定位筒、加载枪的中心孔和放大器的通孔，拉伸入射杆与加载枪的中心孔、放大器的通孔和定位筒的通孔自由配合，使两个入射杆在与其它装置连接前能够自由滑动且轴心在同一水平线上。拉伸入射杆有外螺纹的一端穿出放大器，与凸台通过螺纹连接，加载枪、放大器和凸台贴紧，调整定位筒高度，使拉伸入射杆、扭转入射杆和加载装置位于同一水平线。

步骤2，粘贴应变片：

在拉伸入射杆是粘贴所述拉伸应变片；粘贴时，将两片相同的拉伸应变片对称地粘贴在拉伸入射杆长度的1/2处的圆周表面；在所述拉伸应变片的引脚上焊接应变片引线，并将所述应变片引线接入数据采集***中的惠斯通电桥中。

在扭转入射杆粘贴应变花；所述应变花有三组，每个应变花由两个互相垂直的应变片组成，粘贴时两个应变片的角平分线与入射杆的中轴线平行，分别粘贴在扭矩加载机构与夹持机构之间的中间、夹持机构与试样之间并距离该夹持机构10cm处，以及夹持机构与试样的中间。粘贴所述应变花时，将三组应变花分别接入延时脉冲发生器和数据采集***中的惠斯通电桥中。

步骤3，加载并采集数据：

将试样固定在所述扭转杆入射杆和拉伸入射杆之间，并使该试样的两端分别与该扭转杆入射杆和拉伸入射杆通过螺纹固定。将加载枪安装在实验台上。

安装断裂螺栓；旋转夹持机构底部的夹紧螺栓至该夹持机构夹紧扭转入射杆，通过旋转扭矩加载机构对所述扭转入射杆施加扭矩，并通过应变花得到施加的扭矩；当数据采集***的电压信号为30毫伏时停止

扭转入射杆在扭矩加载机构与夹持机构之间为扭转入射杆储能段。旋转所述扭矩加载机构并带动该扭转入射杆旋转，由于夹持机构已夹紧扭转入射杆，故扭转入射杆产生扭转变形，将扭矩能存储在所述扭转入射杆储能段。

为电磁霍普金森拉伸加载装置的电容器充电。充电电压为800v，产生拉伸应力波的幅值为200MPa；电容器的电容为2mf，产生的拉伸应力波的脉宽为300微秒。

待充电完成后，设置脉冲延时发生器处于待触发状态，并继续旋紧夹持机构下方的螺栓，直至断裂螺栓持续受拉断裂，使扭转入射杆存储的扭矩能瞬间被释放，产生了有着陡峭上升沿的扭转波，该扭转波在扭转杆上向试样方向传播。

当所述扭转波到达应变花位置时，使扭转应变片发生形变，触发所述延时脉冲发生器，延时脉冲发生器经过设定的延时时间后，继而触发电磁拉杆的电磁枪放电，在拉杆端产生向试样传播的拉伸波，且拉伸波和扭转入射杆上的扭转波同时到达试样进行加载。所述延迟时间为180ms，

至此，完成动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置的加载。

本发明采用扭转波信号触发电磁霍普金森拉/压杆工作以产生拉伸/压缩波的方法，并通过延时脉冲发生器控制扭转波和拉伸/压缩波同时到达试样，最终实现扭转、拉伸/压缩复合动态加载。与现有技术相比较，本发明具有以下特点：

1、所述霍普金森扭杆的本质是去掉透射杆的储能式霍普金森扭杆，试验时先安装断裂螺栓，并在距扭矩加载机构一定距离处将扭转入射杆用夹持机构夹紧；随后旋转扭矩加载机构进行储能，能量的大小可通过粘贴在扭转入射杆上的应变花实时得到。储能结束后，旋转夹持机构下方的夹紧螺栓使断裂螺栓受拉，直至其在开槽处断裂，此后储能段储存的能量便以应力波的形式向试样方向传播，位于扭转入射杆的应变花能够记录扭转波的波形，扭转波到达试样对其进行动态扭转加载。

2、所述电磁霍普金森拉/压杆单元为现有技术，本发明中用到的电磁霍普金森拉伸/压缩加载装置采用申请号为201510956545.4的发明专利中所提出的加载装置。产生的应力波的幅值和脉宽可以通过充电电压值和电路中的电容值进行精确控制。

3、所述同步控制部分主要依靠延时脉冲发生器实现，该仪器的工作原理是在接收到扭转入射杆上应变片的电压信息后，经过一定时间的延时，再将该信号输出到电磁霍普金森拉伸/压缩加载装置的放电开关，产生拉伸/压缩应力波，延时的精确设定可以控制拉伸/压缩波与扭转波同时到达试样。

所述用扭转波信号触发电磁霍普金森拉/压杆放电以实现同步加载是本发明要解决的一个关键技术难题。为了实现扭转波和拉伸/压缩波同时到达试样进行加载，先决条件是要满足时间条件关系，即扭转波信号从触发位置到达试样的时间要大于电磁霍普金森拉伸/压缩加载装置产生拉伸/压缩波的时间与拉伸/压缩波在拉伸/压缩入射杆上传播的时间和，即满足关系：

其中，L_n是扭转入射杆上与延时脉冲发生器连接的应变花到试样的距离，L_l是电磁拉/压入射杆总长度，T是电磁霍普金森拉伸/压缩加载装置工作时间，该时间包括放电开关吸合、放电等过程用时，C_n和C_l分别为扭转波和拉伸/压缩波在杆中传播的波速，试验时通常通过优化电路和改变杆长使等式左边大于右边。通过设置延时脉冲发生器的延迟时间t，使得等式右边加上t等于等式左边，这样扭转波和拉伸/压缩波刚好同时到达试样进行加载。

4、所述力学测试部分，具体来说由于应力波在扭转入射杆和拉伸/压缩入射杆上的传播形式不同，因此应变的测量也有所区别。扭转入射杆上的应变测量采用应变花测量，即两组相互垂直并与杆轴线方向呈45度的扭转应变片组成。拉伸/压缩入射杆上的应变测量采用一对应变片，应变片的应变栅方向与轴线平行。

5、所述试样设计部分，关键是要解决拉伸/压缩以及扭转联合作用下试样与加载杆之间的连接问题。目前动态扭转试样多采用薄壁圆筒状并采用胶粘的方式与扭转杆相连，在动态扭转-压缩加载时，可以沿用这种设计；但是由于胶粘连接的抗拉强度较低，试验时会出现脱胶而造成实验失败，因此动态拉伸试样与杆的连接方式主要采用螺纹连接和夹具连接。综合上述两种加载方式的特点，本发明为动态拉扭联合加载设计了一种薄壁试样，并通过螺纹连接的方式与扭转入射杆和拉伸入射杆相连。

所述螺纹连接具体是：试样加工时，与杆相连部分表面加工外螺纹，且其外径小于杆子的直径。杆端加工时，在开槽内部加工内螺纹。试样装夹就是将其旋入两杆中间。值得注意的是在试样安装好之后，扭转入射杆工作时旋转的方向应为试样拧紧的方向，否则扭矩将无法施加，这就要求试样标距段两侧螺纹旋向相反。

如图3为实验中数据采集器采集到的拉伸脉冲与扭转脉冲信号，梯形波为扭转入射波，正弦波为拉伸入射波，可以看出两列波的上升沿重合，保证了加载的同步性，且扭转入射波有着陡峭的上升沿。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是扭转试样的结构示意图；其中，图2a是主视图，图2b是图2a的A-A向视图。

图3是数据采集器采集到的脉冲信号。

图4是夹持机构的结构示意图；其中，图4a是主视图，图4b是图4a的右视图。

图中：1.扭转入射杆；2.断裂螺栓；3.夹持机构；4.夹紧螺栓；5.应变花；6.数据采集器；7.试样；8.延时脉冲发生器；9.拉伸应变片；10.拉伸入射杆；11.加载枪；12.拉伸入射杆凸台；13.扭矩加载机构；14.夹头；15.夹持机构底座。

具体实施方式

本实施例是一种基于霍普金森杆实验技术的扭转-拉伸/压缩同步复合加载装置，包括霍普金森扭杆加载单元、电磁霍普金森拉/压杆单元、同步控制单元以及力学测试单元。其中：

所述霍普金森扭杆加载单元包括扭转入射杆1、夹持机构3和扭矩加载机构13；

所述扭矩加载机构采用已有技术，扭矩加载机构即为减速机，本实施例中采用的减速机型号为WPSEDKS100-1/20-A。扭转入射杆1的近端固定到扭矩加载机构上且两者紧密相连，通过该扭矩加载机构带动扭转入射杆转动以施加扭矩。

所述夹持机构3套装在该扭转入射杆1上，通过夹头14夹紧扭转入射杆1。

所述断裂螺栓2安装夹头14的两块夹板上，通过旋紧夹紧螺栓4和断裂螺栓2夹头14夹紧扭转入射杆1，使扭转入射杆1与夹头14之间无相对滑动。

所述电磁霍普金森拉/压杆单元为现有技术，该技术方案被公开在ZL201510956545.4发明专利中；该发明专利中公开的电磁霍普金森拉伸加载装置包括拉伸入射杆10和电磁霍普金森拉伸加载装置。

所述电磁霍普金森拉伸加载装置由电源、电容器、放电开关、加载枪壳体、主线圈、定位筒、次级线圈、绝缘层组成。拉伸波的产生过程如下：电源先给电容器充电，充满电后进入待触发状态。拧紧夹持机构的夹紧螺栓使断裂螺栓持续受拉直至断裂，此时扭转波产生并向试样方向传播，扭转应力波传至杆中应变花位置时，应变花产生形变，应变信号转化为电压信号传入延时脉冲发生器，延时脉冲发生器经过设定的延时时间后触发电磁拉伸加载装置，放电开关闭合，此时电容器放电。放电开关闭合的瞬间，主线圈中通过快速变化的冲击电流在线圈周围产生强磁场，与主线圈藕合的次级线圈在强磁场作用下产生感应电流，进而产生涡流磁场，两磁场相互作用产生涡流斥力，该斥力会通过放大器传至凸台，在凸台产生的压缩波传至凸台右端时经过反射变成拉伸波，向试样方向传播对其进行拉伸加载。

所述扭转入射杆和电磁拉伸入射杆均采用直径为25mm的铝合金，其中夹持机构到试样端的长度为1.5m，拉伸入射杆的长度为1.5m。

所述同步控制单元包括延时脉冲发生器8。该延时发生器型号为DG645数字延迟发生器，其时间精度为10ns，符合本发明实验要求。延时发生器信号输入端接应变花，其信号输出端接拉伸波加载枪的放电开关。其作用为精确控制拉伸波加载枪产生拉伸波的时间，使得扭转波和拉伸波同时到达试样，从而完成对试样的拉伸-扭转加载，以获得试样的材料在复杂应力状态下的动态力学性能。

所述力学测试单元包括应变花5、拉伸应变片9和数据采集器6。所述应变花5、拉伸应变片9和数据采集器6均采用现有技术。拉伸入射杆的一半长度处的圆周上以所述拉伸入射杆轴线为对称轴，将两片相同的拉伸应变片对称粘贴在拉伸入射杆表面，在应变片的引脚上焊接应变片引线，并将所述应变片引线接入数据采集***中的惠斯通电桥中。将应变花按上述操作接入数据采集***中的惠斯通电桥中。所述应变花有三组，每个应变花由两个互相垂直的应变片组成，粘贴时两个应变片的角平分线与入射杆的中轴线平行，分别粘贴在扭矩加载机构与夹持机构之间的中间、夹持机构向试样方向距离夹持机构10cm处，以及夹持机构与试样的中间。

本实施例还提出了一种利用所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置进行加载的方法，具体过程是：

步骤1，排布器材：

将电磁霍普金森拉伸加载装置、拉伸入射杆、夹持机构、扭矩加载机构和扭转入射杆按顺序安装于实验台上。装配扭矩加载机构与扭转入射杆，使二者紧密配合，并使扭转杆在夹持机构和定位筒上自由旋转。

将加载枪与拉伸入射杆进行装配，具体方法为：将拉伸入射杆有外螺纹的一端依次穿过实验台上的定位筒、加载枪的中心孔和放大器的通孔，拉伸入射杆与加载枪的中心孔、放大器的通孔和定位筒的通孔自由配合，使两个入射杆在与其它装置连接前能够自由滑动且轴心在同一水平线上。拉伸入射杆有外螺纹的一端穿出放大器，与凸台通过螺纹连接，加载枪、放大器和凸台贴紧，调整定位筒高度，使拉伸入射杆、扭转入射杆和加载装置位于同一水平线。

步骤2，粘贴应变片：

本实施例中，通过应变花测量扭转入射杆的应变信息，通过规格为1000Ω的拉伸应变片测量拉伸入射杆中的应变信息。

在拉伸入射杆粘贴所述拉伸应变片时，将两片相同的拉伸应变片对称地粘贴在拉伸入射杆长度的1/2处的圆周表面；在所述拉伸应变片的引脚上焊接应变片引线，并将所述应变片引线接入数据采集***中的惠斯通电桥中。

所述三组应变花中，每个应变花由两个互相垂直的应变片组成，粘贴时两个应变片的角平分线与入射杆的中轴线平行，分别粘贴在扭矩加载机构与夹持机构之间的中间、夹持机构与试样之间并距离该夹持机构10cm处，以及夹持机构与试样的中间。

步骤3，加载并采集数据：

将试样固定在所述扭转杆入射杆和拉伸入射杆之间，并使该试样的两端分别与该扭转杆入射杆和拉伸入射杆通过螺纹固定，使试样相对两杆无运动，将加载枪安装在实验台上。

将断裂螺栓从夹持机构上部旋入，使断裂螺栓的缺口落在夹持机构的两个夹头之间；旋转夹持机构底部的夹紧螺栓至该夹持机构夹紧扭转入射杆。旋转扭矩加载机构对扭转入射杆施加扭矩，扭矩的大小通过扭转入射杆储能段上的应变花测得。扭转入射杆在扭矩加载机构与夹持机构之间的部分即为扭转入射杆储能段。旋转扭矩加载机构并带动该扭转入射杆旋转，由于夹持机构已夹紧扭转入射杆，故扭转入射杆产生扭转变形，将扭矩能存储在夹持机构与扭矩加载机构之间的扭转入射杆中，即扭转入射杆在扭矩加载机构与夹持机构之间为扭转入射杆储能段。

为电磁霍普金森拉伸加载装置的电容器充电。充电电压为800v，产生拉伸应力波的幅值为200MPa；电容器的电容为2mf，产生的拉伸应力波的脉宽为300微秒。

待充电完成后，设置脉冲延时发生器处于待触发状态，并继续旋紧夹持机构下方的夹紧螺栓，使断裂螺栓持续受拉直至断裂。

断裂螺栓断裂后夹头不能继续夹紧扭转入射杆，使扭转入射杆存储的扭矩能瞬间被释放，产生了有着陡峭上升沿的扭转波，该扭转波在扭转杆上向试样方向传播。当所述扭转波到达应变花位置时，使扭转应变片发生形变，触发所述延时脉冲发生器，延时脉冲发生器经过设定的延时时间后，继而触发电磁拉杆的电磁枪放电，在拉杆端产生向试样传播的拉伸波，且拉伸波和扭转入射杆上的扭转波同时到达试样进行加载。本实施例中设定的延迟时间为180ms，

本实施例通过精确控制延时时间，能够控制扭转波和拉伸波同时到达试样，实现对试样的动态拉伸-扭转复合加载。数据采集器同时记录到扭转入射杆和拉伸入射杆上的应力波脉冲信号，如图3所示。

Claims (10)

1.一种动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置，其特征在于，包括霍普金森扭杆加载单元、电磁霍普金森拉/压杆单元、同步控制单元以及力学测试单元；其中：所述霍普金森扭杆加载单元包括扭转入射杆、夹持机构和扭矩加载机构；所述扭转入射杆的一端固定在扭矩加载机构上且两者紧密相连，通过该扭矩加载机构带动扭转入射杆转动以施加扭矩；所述夹持机构套装在该扭转入射杆上，通过夹头夹紧该扭转入射杆；

所述断裂螺栓安装夹头的两块夹板上，通过旋紧夹紧螺栓和断裂螺栓夹头夹紧扭转入射杆，使扭转入射杆与夹头之间无相对滑动；

所述电磁霍普金森拉/压杆单元中的拉伸入射杆的一端与加载枪连接；另一端为悬臂端，其端面与所述扭转入射杆的端面相对应；试样位于该拉伸入射杆与扭转入射杆之间；在所述入射杆的外圆周表面分布有三组应变花，其中第一组应变花和第三组应变花分别通过数据线与数据采集器联通；第二组应变花通过数据线与同步控制单元的延时脉冲发生器的信号输入端联通。

2.如权利要求1所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置，其特征在于，所述夹持机构包括夹持机构底座和夹头；所述夹头由两个夹板和断裂螺栓组成，两个夹板平行地位于夹持机构底座内，并使分别位于两个夹板内侧表面的夹持槽相对应；断裂螺栓安装在所述两个夹板的上端，并使该断裂螺栓中部的缺口位于夹持机构的两个夹板中间；所述夹紧螺栓位于该夹持机构底座的两个支板上。

3.如权利要求1所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置，其特征在于，所述夹持机构与试样端的距离为1.5m；所述拉伸入射杆的长度为1.5m。

4.如权利要求1所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置，其特征在于，所述延时脉冲发生器的时间精度为10ns。

5.一种利用权利要求1所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置进行加载的方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，排布器材：

将电磁霍普金森拉伸加载装置、拉伸入射杆、夹持机构、扭矩加载机构和扭转入射杆按顺序安装于实验台上；装配扭矩加载机构与扭转入射杆，使二者紧密配合，并使扭转杆在夹持机构和定位筒上自由旋转；将加载枪与拉伸入射杆进行装配；

步骤2，粘贴应变片：

所述粘贴应变片包括：

在拉伸入射杆粘贴拉伸应变片；粘贴时，将两片所述拉伸应变片对称地粘贴在拉伸入射杆长度的1/2处的圆周表面；该拉伸应变片接入数据采集***中的惠斯通电桥中；

在扭转入射杆粘贴应变花；粘贴时，将三组所述应变花分别接入延时脉冲发生器和数据采集***中的惠斯通电桥中；

步骤3，加载并采集数据：

将试样固定在所述扭转杆入射杆和拉伸入射杆之间，并使该试样的两端分别与该扭转杆入射杆和拉伸入射杆通过螺纹固定；将加载枪安装在实验台上；

安装断裂螺栓；旋转夹持机构底部的夹紧螺栓至该夹持机构夹紧扭转入射杆，通过旋转扭矩加载机构对所述扭转入射杆施加扭矩，并通过应变花得到施加的扭矩；当数据采集***的电压信号为30毫伏时停止

扭转入射杆在扭矩加载机构与夹持机构之间为扭转入射杆储能段；旋转所述扭矩加载机构并带动该扭转入射杆旋转，由于夹持机构已夹紧扭转入射杆，故扭转入射杆产生扭转变形，将扭矩能存储在所述扭转入射杆储能段；

为电磁霍普金森拉伸加载装置的电容器充电；充电电压为800v，产生拉伸应力波的幅值为200MPa；电容器的电容为2mf，产生的拉伸应力波的脉宽为300微秒；待充电完成后，设置脉冲延时发生器处于待触发状态，并继续旋紧夹持机构下方的螺栓，直至断裂螺栓持续受拉断裂，使扭转入射杆存储的扭矩能瞬间被释放，产生了有着陡峭上升沿的扭转波，该扭转波在扭转杆上向试样方向传播；

当所述扭转波到达应变花位置时，使扭转应变片发生形变，触发所述延时脉冲发生器，延时脉冲发生器经过设定的延时时间后，继而触发电磁拉杆的电磁枪放电，在拉杆端产生向试样传播的拉伸波，且拉伸波和扭转入射杆上的扭转波同时到达试样进行加载；所述延迟时间为180ms，

至此，完成动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置的加载。

6.如权利要求5所述进行加载的方法，其特征在于，将加载枪与拉伸入射杆进行装配的具体方法为：将拉伸入射杆有外螺纹的一端依次穿过实验台上的定位筒、加载枪的中心孔和放大器的通孔，拉伸入射杆与加载枪的中心孔、放大器的通孔和定位筒的通孔自由配合，使两个入射杆在与其它装置连接前能够自由滑动且轴心在同一水平线上；拉伸入射杆有外螺纹的一端穿出放大器，与凸台通过螺纹连接，加载枪、放大器和凸台贴紧，调整定位筒高度，使拉伸入射杆、扭转入射杆和加载装置位于同一水平线。

7.如权利要求5所述进行加载的方法，其特征在于，所述应变花有三组，每个应变花由两个互相垂直的扭转应变片组成；粘贴时两个所述扭转应变片的角平分线与入射杆的中轴线平行。

8.如权利要求1所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置，其特征在于，三组应变花分别粘贴在扭矩加载机构与夹持机构之间的中间、夹持机构向试样方向距离夹持机构10cm处，以及夹持机构与试样的中间。

9.如权利要求1所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置，其特征在于，两片所述拉伸应变片对称的粘贴在所述拉伸入射杆长度的1/2处的圆周上。

10.如权利要求1所述动态扭转-拉伸/压缩同步联合加载装置，其特征在于，所述三组应变花中，每个应变花由两个互相垂直的应变片组成，粘贴时两个应变片的角平分线与入射杆的中轴线平行，分别粘贴在扭矩加载机构与夹持机构之间的中间、夹持机构与试样之间并距离该夹持机构10cm处，以及夹持机构与试样的中间。

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