CN104535419B - 用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法，用于解决现有的方法不能实现双轴霍普金森压杆实验入射波等效加载的技术问题。技术方案是测量出两套设备产生的入射波幅值大小关系，根据入射波幅值大小关系增加入射波幅值较小的基于电磁力的入射波发生器的次级线圈厚度，对因加工误差引起的横向、纵向入射波中的较小幅值入射波进行幅值补偿，保证了横向、纵向入射波幅值相等。通过次级线圈厚度补偿以及横向、纵向放电线圈串联在由同一放电可控硅控制的同一组放电电容上，横向、纵向加载入射波幅值相等、脉冲宽度相同、触发时间一致，保证了分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载。

Description

用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载 方法

技术领域

本发明涉及一种入射波等效加载方法，特别是涉及一种用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法。

背景技术

在双轴霍普金森压杆实验中，要求加载入射波同时从两个相互垂直的方向对试样横向和纵向进行等效加载，即横向、纵向加载入射波前沿到达试样接触界面的时间间隔必须小于1μs，横向、纵向加载应力入射波幅值相同，横向、纵向加载入射波脉冲宽度相同。

参照图10、11。文献“申请公布号是CN103913382A中国发明专利”开了一种基于电磁力的分离式霍普金森压杆实验装置，该装置以电磁铆枪技术为基础，利用电容组对放电线圈放电，放电线圈中激发强脉冲电流，强脉冲电流在次级线圈中引起感应涡流，脉冲电流与感应涡流产生电磁斥力，电磁斥力经过应力波放大器放大后以应力波的形式通过入射杆直接加载到试样表面，通过设置不同的放电电压，可以有效的实现入射波的精确加载，同时拓展了霍普金森压杆实验中的应变率变化范围。理论上分析，只需要加工两套相同的此类装置垂直布置，分别由试样的横、纵向垂直加载入射波，当两套装置的充电电压相同时，即可实现分离式双向霍普金森压杆实验的入射波等效加载。但实际中，由于此种实验设备PLC控制系存在反应时差，同时放电电容组存在5％-20％的电容量误差，放电可控硅触发时会发生20ms-30ms的放电延迟，以及实验装置加工发生误差，导致两套实验设备产生的加载入射波发生幅值不等、脉冲宽度不同、加载异步等结果，最终不能实现双轴霍普金森压杆实验入射波等效加载。

发明内容

为了克服现有的方法不能实现双轴霍普金森压杆实验入射波等效加载的不足，本发明提供一种用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法。该方法采用两套相同的基于电磁力的横向、纵向入射波发生器，测量出两套设备产生的入射波幅值大小关系，根据入射波幅值大小关系增加入射波幅值较小的基于电磁力的入射波发生器的次级线圈厚度，对因加工误差引起的横向、纵向入射波中的较小幅值入射波进行幅值补偿，保证了横向、纵向入射波幅值相等。横向、纵向入射波发生器布置在同一水平面上，横向、纵向入射波加载方向相互垂直，横向、纵向放电线圈串联连接，横向、纵向放电线圈连接在同一组放电电容上由同一组放电可控硅控制，放电时横向、纵向放电线圈流过相同的强脉冲电流，此时产生的横向、纵向入射波具有相同的脉冲宽度和一致的触发时间。通过次级线圈厚度补偿以及横向、纵向放电线圈串联在由同一放电可控硅控制的同一组放电电容上，横向、纵向加载入射波幅值相等、脉冲宽度相同、触发时间一致，可以保证分离式双轴霍普金森压杆实验入射波等效加载。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法，其特点是采用以下步骤：

步骤一、采用不同厚度次级线圈进行入射波幅值补偿，保证横向、纵向入射波幅值相同。假设两套基于电磁力的横向、纵向入射波发生器性能相同，将横向、纵向入射波发生器串联，对其产生的横向、纵向入射波幅值进行测量，得到两个不同的入射波峰值。保持较大峰值入射波的入射波发生器的次级线圈厚度不变，增加较小峰值的入射波发生器的次级线圈厚度，其增加后的厚度满足：

式中，H为峰值较小的入射波发生器的次级线圈厚度增加之后的厚度，h为峰值较大的入射波发生器的次级线圈的厚度，P_H为两入射波峰值中较大值，P_L为两入射波峰值中较小值。

步骤二、将变压器1接入380V交流电电源，充电可控硅2与变压器1的输出端接通。充电可控硅2、限流电阻3、滤波电感4、电容组12和整流二极管13串联为一个整体回路，电压表V并入电路当中。

步骤三、将纵向放电线圈8通过螺栓连接固定到纵向基座14上，纵向次级线圈25和纵向应力波放大器9螺栓连接组成纵向驱动头，纵向驱动头放入纵向放电线圈8和纵向基座14内组成纵向入射波发生器。将应变片21粘贴到纵向入射杆18和纵向透射杆19表面，纵向入射杆18与纵向驱动头通过螺纹连接，端面相互接触，纵向透射杆19同轴安装在纵向入射杆18的自由方向，纵向透射杆19和纵向入射杆18之间留有放置试样20的空间。在纵向透射杆19的末端安装纵向缓冲器22。

步骤四、将横向放电线圈6通过螺栓连接固定到横向基座15上，横向次级线圈26和横向应力波放大器7通过螺栓连接组成横向驱动头，横向驱动头放入横向放电线圈6和横向基座15形成横向应力波放大器。将应变片21粘贴到横向入射杆16和横向透射杆17表面，横向入射杆16与横向驱动头通过螺纹连接，端面相互接触，横向透射杆17同轴安装在横向入射杆16的自由端方向，横向透射杆17和横向入射杆16之间留有放置试样20的空间。在横向透射杆17的末端安装横向缓冲器23。

步骤五、将应变片21接入动态应变仪24中，将试样20放入到横向入射杆16和横向透射杆17、纵向入射杆18和纵向透射杆19中间，使试样20横向、纵向上的四个端面分别与横向、纵向的入射杆16、18和横向、纵向透射杆17、19端面接触。

步骤六、横向放电线圈6和纵向放电线圈8采用带中心通孔的饼状线圈，横向放电线圈6和纵向放电线圈8串联连接后并联在电容组12上，同时通过放电可控硅5控制放电。放电电阻11为放电回路线圈和导向的等效电阻，等效串联在电容组12和放电线圈8之间。为了防止电容器12在放电过程中反向充电，续流二极管10并联在电容12上，为放电电流提供续流功能。

步骤七、在电磁铆枪控制系统的基础上，触发充电可控硅2，380V交流电通过变压器1升压后，充电可控硅2和整流二极管13构成晶闸管整流模块对交流电整流，整流电流流入电容组12实现充电。在充电过程中限流电阻3和滤波电感4对电容组12提供保护作用。

步骤八、充电完成后电压表V测量电容组12电压，利用电磁铆枪控制系统触发放电可控硅5，电容组12对横向放电线圈6和纵向放电线圈8同时放电。由于放电线圈串联，此时横向放电线圈6和纵向放电线圈8内流过相同的电流。在瞬间强电流的作用下，横向放电线圈6和横向次级线圈26之间产生电磁斥力，电磁斥力在横向应力波放大器7的放大作用下放大转化为横向入射波，纵向放电线圈8和纵向次级线圈25之间产生电磁斥力，电磁斥力应力波在纵向应力波放大器9的放大作用下放大转化为纵向入射波，此时横向、纵向入射波均满足计算式：

式中，σ-入射波，K-应力波放大器放大倍数，r-放电线圈半径，μ₀-真空磁导率，ω-电流振荡圆频率，M-放电线圈与次级线圈的互感，n-放电线圈匝数，i(t)-放电电流，A-次级线圈面积，α-放电线圈与次级线圈的距离，R₂、L₂-次级线圈的电阻和电感。由公式(2)可知，横向、纵向入射波的脉冲宽度与放电电流的半周期相同，脉冲触发时间与电流的触发时间一致，当放电电流相同时，横向、纵向入射波的脉冲宽度和触发时间将完全相同。

步骤九、纵向入射波通过纵向入射杆18传播到试样20的纵向端面，实现试样20的纵向加载，纵向入射波在试样20纵向端面产生的反射波在纵向入射杆18上被应变片21记录，纵向透射波通过试样20传入纵向透射杆19中被应变片21记录，纵向透射波最终被纵向缓冲器22吸收。横向入射波通过横向入射杆16传播到试样20的横向端面，实现试样20的横向加载，横向入射波在试样20横向端面产生的反射波在横向入射杆16上被应变片21记录，横向透射波通过试样20传入横向透射杆17中被应变片21记录，横向透射波最终被横向缓冲器23吸收。

步骤十、在入射波加载的过程中，利用分别粘贴在纵向入射杆18和横向透射杆19、横向入射杆16和横向透射杆17上的四个应变片21采集横向、纵向反射波、透射波信号，信号传入动态应变仪24中转化为电压信号，记录电压信号。利用分离式霍普金森压杆的实验原理对数据进行处理，推导出试样在等效双轴加载下的力学性能。

本发明的有益效果是：本发明采用两套相同的基于电磁力的横向、纵向入射波发生器，测量出两套设备产生的入射波幅值大小关系，根据入射波幅值大小关系增加入射波幅值较小的基于电磁力的入射波发生器的次级线圈厚度，对因加工误差引起的横向、纵向入射波中的较小幅值入射波进行幅值补偿，保证了横向、纵向入射波幅值相等。横向、纵向入射波发生器布置在同一水平面上，横向、纵向入射波加载方向相互垂直，横向、纵向放电线圈串联连接，横向、纵向放电线圈连接在同一组放电电容上由同一组放电可控硅控制，放电时横向、纵向放电线圈流过相同的强脉冲电流，此时产生的横向、纵向入射波具有相同的脉冲宽度和一致的触发时间。通过次级线圈厚度补偿以及横向、纵向放电线圈串联在由同一放电可控硅控制的同一组放电电容上，横向、纵向加载入射波幅值相等、脉冲宽度相同、触发时间一致，保证了分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明方法的电路原理图。

图2是本发明方法的模型示意图。

图3是本发明方法次级线圈厚度补偿之前的结构示意图。

图4是本发明方法次级线圈厚度补偿之后的结构示意图。

图5是本发明方法电磁力幅值与次级线圈厚度的关系图。

图6是本发明方法放电线圈串联时放电电流波形图。

图7是本发明方法次级线圈厚度补偿前的横向、纵向入射波图，负值表示入射压缩波，正值表示反射拉伸波。

图8是本发明方法次级线圈厚度补偿后的横向、纵向入射波图，负值表示入射压缩波，正值表示反射拉伸波。

图9是本发明方法横向入射波发生器独立工作时的入射波图，负值表示入射压缩波，正值表示反射拉伸波。

图10是背景技术两套设计参数相同的实验装置同时加载时放电电流波形图。

图11是背景技术两套设计参数相同的实验装置同时加载时的应力波图，负值表示入射压缩波，正值表示反射拉伸波。

图中，1-变压器，2-充电可控硅，3-限流电阻，4-滤波电感，5-放电可控硅，6-横向放电线圈，7-横向应力波放大器，8-纵向放电线圈，9-纵向应力波放大器，10-续流二极管，11-放电电阻，12-电容组，13-整流二极管，14-纵向基座，15-横向基座，16-横向入射杆，17-横向透射杆，18-纵向入射杆，19-纵向透射杆，20-试样，21-应变片，22-纵向缓冲器，23-横向缓冲器，24-动态应变仪，25-纵向次级线圈，26-横向次级线圈，V-电压表。

具体实施方式

参照图1-9。本发明用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法具体步骤如下：

步骤1、次级线圈厚度补偿。

由于设备加工存在误差，实际中横向放电线6和纵向放电线圈8性能不完全相同，横向入射杆16和纵向入射杆18横截面积不完全相同，这些加工误差最终导致横向、纵向入射波的幅值存在一定的差异，即试样的加载应变率将不一致。为了实现分离式霍普金森压杆实验的等应变率加载，在实验之前需要通过采用不同厚度次级线圈进行入射波幅值补偿，保证横向、纵向入射波幅值相同。其原理是：电容对放电线圈放电时线圈在轴向上产生强磁场，由于放电线圈为带中心孔的饼状线圈，磁场在距离线圈表面一定高度(约10mm)的区域内可视为均匀磁场，次级线圈(厚度小于8mm)可以假设为多个厚度很薄的饼状铜片的叠加。由于磁场分布均匀，薄铜板横截面积相同，当磁场变化时每一个薄铜板上产生的电磁力应力波相同，电磁力产生的应力波等于每一个薄铜板上产生的应力波的线性叠加，因此在距离放电线圈表面一定高度的范围内磁场力应力波的幅值与次级线圈厚度成正比。因此可以通过增加横向、纵向入射波中幅值较低的入射波发生器的次级线圈厚度，实现横向、纵向入射波等幅加载。其方法是：假设两套基于电磁力的横向、纵向入射波发生器性能相同，将横向、纵向入射波发生器串联，对其产生的横向、纵向入射波幅值进行测量，得到两个不同的入射波峰值。保持较大峰值入射波的入射波发生器的次级线圈厚度不变，增加较小峰值的入射波发生器的次级线圈厚度，其增加后的厚度满足：

式中，H为峰值较小的入射波发生器的次级线圈厚度增加之后的厚度，h为峰值较大的入射波发生器的次级线圈的厚度，P_H为两入射波峰值中较大值，P_L为两入射波峰值中较小值。

厚度补偿后，入射波发生器的次级线圈的厚度分别为H和h，又由于在本发明方法中入射波峰值对次级线圈厚度不具有高敏感性，次级线圈的加工精度一般为±0.05mm，因此次级线圈厚度加工误差对入射波的峰值影响可以忽略。此时，通过选用两个具有不同厚度的次级线圈，对入射波幅值进行补偿，解决了加工误差带来的不利影响，保证了横向、纵向入射波的等幅加载。

步骤2、充电回路连接。

变压器1接入380V交流电电源中，充电可控硅2与变压器1的输出端接通。充电可控硅2、限流电阻3、滤波电感4、电容组12、整流二极管13串联为一个整体回路，电压表V并入电路当中。

步骤3、布置纵向实验设备。

将纵向放电线圈8通过螺栓连接固定到纵向基座14上，纵向次级线圈25和纵向应力波放大器9螺栓连接组成纵向驱动头，纵向驱动头放入纵向放电线圈8和纵向基座14内组成纵向入射波发生器。将应变片21粘贴到纵向入射杆18和纵向透射杆19表面，纵向入射杆18与纵向驱动头通过螺纹连接，端面相互接触，纵向透射杆19同轴安装在纵向入射杆18的自由方向，纵向透射杆19和纵向入射杆18之间留有放置试样的空间。在纵向透射杆19的末端安装纵向缓冲器22。

步骤4、布置横向实验设备。

将横向放电线圈6通过螺栓连接固定到横向基座15上，横向次级线圈26和横向应力波放大器7通过螺栓连接组成横向驱动头，横向驱动头放入横向放电线圈6和横向基座15形成横向应力波放大器。将应变片21粘贴到横向入射杆16和横向透射杆17表面，横向入射杆16与横向驱动头通过螺纹连接，端面相互接触，横向透射杆17同轴安装在横向入射杆16的自由端方向，横向透射杆17和横向入射杆16之间留有放置试样的空间。在横向透射杆17的末端安装横向缓冲器23。

步骤5、信号采集系统和试样安装。

将应变片21接入动态应变仪24中，将试样20放入到横向入射杆16和横向透射杆17、纵向入射杆18和纵向透射杆19中间，使试样20横向、纵向上的四个端面分别与横向、纵向的入射杆16、18和透射杆17、19端面接触。

步骤6、放电回路连接。

横向放电线圈6和纵向放电线圈8采用带中心通孔的饼状线圈，横向放电线圈6和纵向放电线圈8串联连接后并联在电容组12上，同时通过放电可控硅5控制放电。放电电阻11为放电回路线圈和导向的等效电阻，等效串联在电容12和放电线圈8之间。为了防止电容器12在放电过程中反向充电，续流二极管10并联在电容12上，为放电电流提供续流功能。

步骤7、加载系统充电。

在电磁铆枪控制系统的基础上，触发充电可控硅2，380V交流电通过变压器1升压后，充电可控硅2和整流二极管13构成晶闸管整流模块对交流电整流，整流电流流入电容组12实现充电。在充电过程中限流电阻3和滤波电感4对电容组12提供保护作用。

步骤8、加载系统放电。

充电完成后电压表V测量电容组12电压，利用电磁铆枪控制系统触发放电可控硅5，电容组12对横向放电线圈6和纵向放电线圈8同时放电。由于放电线圈串联，此时横向放电线圈6和纵向放电线圈8内流过相同的电流。在瞬间强电流的作用下，横向放电线圈6和横向次级线圈26之间产生电磁斥力，电磁斥力在横向应力波放大器7的放大作用下放大转化为横向入射波，纵向放电线圈8和纵向次级线圈25之间产生电磁斥力，电磁斥力应力波在纵向应力波放大器9的放大作用下放大转化为纵向入射波，此时横向、纵向入射波均满足计算式：

上式中，σ-入射波，K-应力波放大器放大倍数，r-放电线圈半径，μ₀-真空磁导率，ω-电流振荡圆频率，M-放电线圈与次级线圈的互感，n-放电线圈匝数，i(t)-放电电流，A-次级线圈面积，α-放电线圈与次级线圈的距离，R₂、L₂-次级线圈的电阻和电感。由计算公式(2)可知，横向、纵向入射波的脉冲宽度与放电电流的半周期相同，脉冲触发时间与电流的触发时间一致，当放电电流相同时，横向、纵向入射波的脉冲宽度和触发时间将完全相同。步骤6中将横向、纵向放电线圈6、8串联在同一组放电电容组12中，横向、纵向放电线圈6、8流过相同的电流，此时横向、纵向入射波发生器产生脉冲宽度相同、完全同步的横向、纵向入射波。虽然横向、纵向入射杆16、18的加工长度存在加工误差，但绝对误差可以很容易控制在0.1mm范围内，入射波在入射杆中的传播速度通常在10⁶mm·s^-1以上(如在钢中的传播速度约5×10⁶mm·s^-1)，因此横向、纵向同步入射波通过横向、纵向入射杆16、18后加载到试样表面时的同步性误差将小于0.1μs，满足分离式双轴霍普金森压杆实验的同步性误差上限不超过1μs的要求。

步骤9、横向、纵向入射波加载。

纵向入射波通过纵向入射杆18传播到试样20的纵向端面，实现试样20的纵向加载，纵向入射波在试样20纵向端面产生的反射波在纵向入射杆18上被应变片21记录，纵向透射波通过试样20传入纵向透射杆19中被应变片21记录，纵向透射波最终被纵向缓冲器22吸收。横向入射波通过横向入射杆16传播到试样20的横向端面，实现试样20的横向加载，横向入射波在试样20横向端面产生的反射波在横向入射杆16上被应变片21记录，横向透射波通过试样20传入横向透射杆17中被应变片21记录，横向透射波最终被横向缓冲器23吸收。由于经过步骤1和步骤8的操作之后，此时的横向、纵向入射波加载幅值相等，脉冲宽度相同，加载时间高度一致，保证了分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载。

步骤10、信号采集和处理。

在入射波加载的过程中，利用分别粘贴在纵向入射杆18和横向透射杆19、横向入射杆16和横向透射杆17上的四个应变片21采集横向、纵向反射波、透射波信号，信号传入动态应变仪24中转化为电压信号，记录电压信号。利用分离式霍普金森压杆的实验原理对数据进行处理，推导出试样在等效双轴加载下的力学性能。

在实验中，横向、纵向驱动头都安装在设备中时，试样横向、纵向双向加载入射波，将纵向驱动头沿轴向取出只安装横向驱动头，重复步骤2、步骤4-步骤10，仅对试样进行横向入射波加载，此时本发明方法完成分离式单轴霍普金森压杆实验的加载。

Claims (1)

1.一种用于保证分离式双轴霍普金森压杆实验的入射波等效加载方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、采用不同厚度次级线圈进行入射波幅值补偿，保证横向、纵向入射波幅值相同；假设两套基于电磁力的横向、纵向入射波发生器性能相同，将横向、纵向入射波发生器串联，对其产生的横向、纵向入射波幅值进行测量，得到两个不同的入射波峰值；保持较大峰值入射波的入射波发生器的次级线圈厚度不变，增加较小峰值的入射波发生器的次级线圈厚度，其增加后的厚度满足：

$\frac{H}{h}=\frac{2P_H-P_L}{P_H}---\left(1\right)$

式中，H为峰值较小的入射波发生器的次级线圈厚度增加之后的厚度，h为峰值较大的入射波发生器的次级线圈的厚度，P_H为两入射波峰值中较大值，P_L为两入射波峰值中较小值；

步骤二、将变压器(1)接入380V交流电电源，充电可控硅(2)与变压器(1)的输出端接通；充电可控硅(2)、限流电阻(3)、滤波电感(4)、电容组(12)和整流二极管(13)串联为一个整体回路，电压表V并入电路当中；

步骤三、将纵向放电线圈(8)通过螺栓连接固定到纵向基座(14)上，纵向次级线圈(25)和纵向应力波放大器(9)螺栓连接组成纵向驱动头，纵向驱动头放入纵向放电线圈(8)和纵向基座(14)内组成纵向入射波发生器；将应变片(21)粘贴到纵向入射杆(18)和纵向透射杆(19)表面，纵向入射杆(18)与纵向驱动头通过螺纹连接，端面相互接触，纵向透射杆(19)同轴安装在纵向入射杆(18)的自由端方向，纵向透射杆(19)和纵向入射杆(18)之间留有放置试样(20)的空间；在纵向透射杆(19)的末端安装纵向缓冲器(22)；

步骤四、将横向放电线圈(6)通过螺栓连接固定到横向基座(15)上，横向次级线圈(26)和横向应力波放大器(7)通过螺栓连接组成横向驱动头，横向驱动头放入横向放电线圈(6)和横向基座(15)中；将应变片(21)粘贴到横向入射杆(16)和横向透射杆(17)表面，横向入射杆(16)与横向驱动头通过螺纹连接，端面相互接触，横向透射杆(17)同轴安装在横向入射杆(16)的自由端方向，横向透射杆(17)和横向入射杆(16)之间留有放置试样(20)的空间；在横向透射杆(17)的末端安装横向缓冲器(23)；

步骤五、将应变片(21)接入动态应变仪(24)中，将试样(20)放入到横向入射杆(16)和横向透射杆(17)、纵向入射杆(18)和纵向透射杆(19)中间，使试样(20)横向、纵向上的四个端面分别与横向、纵向的入射杆(16、18)和横向、纵向透射杆(17、19)端面接触；

步骤六、横向放电线圈(6)和纵向放电线圈(8)采用带中心通孔的饼状线圈，横向放电线圈(6)和纵向放电线圈(8)串联连接后并联在电容组(12)上，同时通过放电可控硅(5)控制放电；放电电阻(11)为横向放电线圈(6)和纵向放电线圈(8)的等效电阻，等效串联在电容组(12)和纵向放电线圈(8)之间；为了防止电容组(12)在放电过程中反向充电，续流二极管(10)并联在电容组(12)上，为放电电流提供续流功能；

步骤七、在电磁铆枪控制系统的基础上，触发充电可控硅(2)，380V交流电通过变压器(1)升压后，充电可控硅(2)和整流二极管(13)构成晶闸管整流模块对交流电整流，整流电流流入电容组(12)实现充电；在充电过程中限流电阻(3)和滤波电感(4)对电容组(12)提供保护作用；

步骤八、充电完成后电压表V测量电容组(12)电压，利用电磁铆枪控制系统触发放电可控硅(5)，电容组(12)对横向放电线圈(6)和纵向放电线圈(8)同时放电；由于放电线圈串联，此时横向放电线圈(6)和纵向放电线圈(8)内流过相同的电流；在瞬间强电流的作用下，横向放电线圈(6)和横向次级线圈(26)之间产生电磁斥力，电磁斥力在横向应力波放大器(7)的放大作用下放大转化为横向入射波，纵向放电线圈(8)和纵向次级线圈(25)之间产生电磁斥力，电磁斥力应力波在纵向应力波放大器(9)的放大作用下放大转化为纵向入射波，此时横向、纵向入射波均满足计算式：

$\mathrm{\σ}=\frac{{\mathrm{Kr\μ}}_0{\mathrm{\ωMn}}^2}{A\mathrm{\α}\sqrt{R_2^2+{\left({\mathrm{\ωL}}_2\right)}^2}}{i}^2\left(t\right)---\left(2\right)$

式中，σ-入射波，K-应力波放大器放大倍数，r-放电线圈半径，μ₀-真空磁导率，ω-电流振荡圆频率，M-放电线圈与次级线圈的互感，n-放电线圈匝数，i(t)-放电电流，A-次级线圈面积，α-放电线圈与次级线圈的距离，R₂、L₂-次级线圈的电阻和电感；由公式(2)可知，横向、纵向入射波的脉冲宽度与放电电流的半周期相同，脉冲触发时间与电流的触发时间一致，当放电电流相同时，横向、纵向入射波的脉冲宽度和触发时间将完全相同；

步骤九、纵向入射波通过纵向入射杆(18)传播到试样(20)的纵向端面，实现试样(20)的纵向加载，纵向入射波在试样(20)纵向端面产生的反射波在纵向入射杆(18)上被应变片(21)记录，纵向透射波通过试样(20)传入纵向透射杆(19)中被应变片(21)记录，纵向透射波最终被纵向缓冲器(22)吸收；横向入射波通过横向入射杆(16)传播到试样(20)的横向端面，实现试样(20)的横向加载，横向入射波在试样(20)横向端面产生的反射波在横向入射杆(16)上被应变片(21)记录，横向透射波通过试样(20)传入横向透射杆(17)中被应变片(21)记录，横向透射波最终被横向缓冲器(23)吸收；

步骤十、在入射波加载的过程中，利用分别粘贴在纵向入射杆(18)和纵向透射杆(19)、横向入射杆(16)和横向透射杆(17)上的四个应变片(21)采集横向、纵向反射波、透射波信号，信号传入动态应变仪(24)中转化为电压信号，记录电压信号；利用分离式霍普金森压杆的实验原理对数据进行处理，推导出试样在等效双轴加载下的力学性能。