在工程技术、军事技术、科学研究等 领域乃至日常生活中，人们会遇到各种 各样的爆炸/冲击载荷问题。物体在爆 炸/冲击载荷下的力学响应往往与静载荷 下有显著不同。分离式霍普金森杆被公 认为是最常用、最有效的研究脉冲动载 作用下材料力学性质的实验设备。

霍普金森杆研发成功归功于霍普金 森父子的贡献。1872年，约翰·霍普金森 （John Hopkinson）完成了弹性波研究方 面的一个著名实验——一端固定的铁丝 冲击拉伸实验。通过研究杆（丝）中应力 波传播的理论，得到了不同加载条件下 铁丝断裂强度的实验结果。这项研究从 理论和实验两方面增强了人们对波在杆 中传播规律及其在界面透、反射规律的 理解。

1905—1914年，伯崔姆·霍普金森 （Bertram Hopkinson）继续他父亲的研 究工作，于1914年完成了霍普金森压杆 的实验设计，并发表“高能炸药爆炸或弹 丸撞击产生压力的测量方法”研究论文 （Hopkinson B. A method of measur- ing the pressure produced in the det- onation of high explosives or by the impact of bullets[J]. Proceedings of the Royal Society of London: Series A,1914, 89(612): 411-413），用霍普金 森压杆测定和研究了炸药爆炸或子弹射 击杆端时的压力-时间关系。这种测量 压力脉冲的方式迅速在第一次世界大战 中广泛应用。在随后的几十年中，多位 科学家对霍普金森压杆进行研究改进， 霍普金森杆的应用领域也从最初测量金 属的动态力学性能，发展到现场测量岩 石、混凝土、陶瓷、高聚物、炸药、固体推 动剂、塑料、复合材料、泡沫材料、减震材 料、黏结层、纤维等多种材料的动态力学 性能，不仅适用于压缩试验，还能成功地 进行拉伸和剪切试验，并且扩展到具有 加速度、力与压力传感器标定功能。

2014年是霍普金森这篇重要研究论 文发表100周年。为示纪念，英国皇家学 会组织出版了“冲击和爆炸”专题，相关 领域科学家也将在2014年7月聚到霍普 金森曾工作过的英国剑桥大学，探讨材 料和结构的撞击、冲击、爆炸载荷研究的 最新进展及未来趋势。

“纪念冲击和爆炸”专题的主要内容 包括：冲击和爆炸载荷对活体组织的影 响（包括由军事冲突和恐怖袭击带来的 医疗问题、通过彗星运动在星球间转移 细菌的可能性等）、从动态事件中获取全 视野信息的新型光学技术、散体中的动 载荷、用于车辆耐撞性的板料和泡沫塑 料的动态性能等。第1部分内容发表在 Philosophical Transactions of The Royal Society A2014年372卷2015期 （图1），由Stephen Walley，Hugh Mac- Gillivray，John Field，Dan Eakins， Fabrice Pierron和Clive Siviour整理编 辑，刊载了1篇介绍性文章、1篇综述、10 研究论文。本期“英国皇家学会推介”栏 目选介该专题中具有代表性的3篇文章。

图1 “冲击和爆炸”专题——庆祝
Bertram Hopkinson的研究论文发表100周年
http://rsta.royalsocietypublishing.org
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通过实验模拟高速变形探讨 速率和温度对聚碳酸酯和 PMMA的影响

牛津大学的Kendall等通过一种最 近发展的技术可以实现聚合物高速变形 反应的实验模拟。使用2种非晶聚合物， 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚碳酸 酯，通过低应变速率实验和温度变化来 复制高速率行为，补充完善了以往研究 从增塑聚氯乙烯中获得的数据。文中给 出了在这项模拟中获得的力学数据与高 速载荷下观测数据的对比。对这些数据 的分析探讨及这些数据呈现的温度分 布，为这些材料中的屈服与屈服后行为 提供了重要信息。 http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/372/2015/20130202.abstract

夹心复合材料在爆炸后的 压缩强度

复合夹心材料具备优异的强度质量 比和较低的雷达反射率，广泛应用于海 军舰艇建造。帝国理工学院的Arora等 将注意力集中到爆炸引起损坏后残余材 料的强度。该文作者进行了全尺寸爆破 实验。通过散斑应变测绘，进一步分析 了 在 爆 炸 载 荷 下CFRP夹 心 板 对 比 GFRP夹心板的表现。进行爆破事件后， 使用一艘军舰正常工作所需维持的载荷 条件来实验测定剩余的压缩承载力。剩 余强度的测试通过冲击后弹道实验进 行，但是对爆炸后夹心复合材料剩余强度的研究还是很少。http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/372/2015/20130212.full.pdf+html

玻璃状聚合物黏结的压缩颗粒 复合材料力学性能

美国空军研究实验室（AFSOR）的 Jordan等在一定的应变速率和温度范围 内，研究了对准聚合物链的挤压态聚甲 基丙烯酸甲酯（PMMA）杆和Al-Ni-PM- MA微粒复合材料的压缩响应。通过注 射成型技术制备的微粒复合材料，形成 了高度各向异性的微结构。通过与以往 研究中的PMMA相关结果及具有相同颗 粒的环氧基复合材料比较发现，压缩应 变与应变速率和温度相关，在最高的应 变速率和最低的温度下观察到了脆性破 坏。Al-Ni-PMMA复合材料与PMMA的 应力应变响应相似，但屈服后的应变软 化情况有所降低，在复合材料中增加颗 粒的体积分数会导致材料强度降低。 http://rsta.royalsocietypublishing.org/ content/372/2015/20130215.abstract

（编译 田恬）