霍普金森杆是一种用于研究高应变速率下材料力学行为的经典设备,其起源于19世纪末,由一对英国工程师父子提出原型[1];20世纪40年代后期以来,经过R.M.Davies和H.Kolsky等许多学者的系统性研究与不断改进而逐渐发展成熟[2-3]。在1980年,段祝平等人率先将分离式霍普金森压杆(SHPB)引入国内,在此基础上,霍普金森拉杆、扭杆等改进型实验装置不断涌现,其研究对象也从金属逐渐扩展到复合材料、泡沫材料等新兴材料[4-5]。
进入21世纪以来,为进一步提高大学生的创新实践能力,培养其严谨认真、团结协作的创新精神,开放性创新实验作为一种新的实验教学模式在一些高校逐渐开展起来。吉林大学自2013年起开始实施开放性创新实验平台的建设,并将其作为课内实验与大学生创新创业训练计划、毕业设计等实践环节之间的有效衔接和合理补充,对学生自主学习能力的提高有明显的帮助,同时也促使指导教师在实验教学理念与管理方法等方面进行有益的思考与转变[6-7]。
为了进一步提高学生在实验教学中的自主性与参与性,实验室开设了基于SHPB设备的开放性创新实验项目,对专业背景下的开放性实验教学模式进行了积极探索和实践。
1 SHPB设备基本原理
2 课内实验教学情况
3 实验方案及实施效果
4 结语
SHPB设备的引入丰富了材料力学性能的测试手段,使学生对高应变速率下金属材料的变形行为、变形组织特征有了直观认识,同时学生也学习了相关分
析测试设备、数据处理软件的使用方法。学生在开放性创新实验项目中有较高的自主性、参与性和积极性,通过参与实验拓宽了材料力学行为的认知范围,锻炼了逻辑思维与实践操作能力,为今后开展科研工作提供了一定的理论基础和技术经验。
参考文献
[1] 余同希.Hopkinson杆和Hopkinson的故事[J].力学与实践,2013(3):97-99.
[2] KOLSKY H. An Investigation of the Mechanical Properties of Materials at very High Rates of Loading[J]. Proceedings of the Physical Society. Section B, 1949,62(11): 676-700.
[3] DAVIES R M. A Critical Study of the Hopkinson Pressure Bar[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society A Mathematical Physical & Engineering Sciences, 1948,240(821):375-457.
[4] 段祝平,孙琦清,杨大光,等.高应变率下金属动力学性能的实验与理论研究—一维杆的实验方法及其应用[J].力学进展,1980,10(1):1-16.
[5] 李定远,朱志武.SHPB实验及其在合金材料中的应用研究[J].四川理工学院学报(自然科学版),2017,30(03):45-50.
[6] 高淑贞,蔡印,牛立刚,等.本科生开放性创新实验的探索与实践[J].实验室研究与探索,2018,37(07):216-218.
[7] 訾学红,夏云生,陈永宝,等.开放创新实验的教学实践研究[J].中国现代教育装备,2010(1):106-107.
[8] 陈为农,宋博.分离式霍普金森(考尔斯基)杆:设计、试验和应用[M]. 姜锡权,卢玉斌,译.北京:国防工业出版社,2018.
王渊博 吕晓霞 韩丽平 刘志慧 杨晓红 吉林大学材料科学与工程学院 |