在航空工业、航天工程、车辆工业、船舶工业、核工业以及其他的各种军用或者民用工程领域中,工程材料和结构除了受到自身重力,风载等载荷情况外,还将会遇到爆炸冲击、高速碰撞等情况,这时工程结构受到的是冲击载荷。而在研究材料性能以及本构关系时,传统的材料力学实验是在准静态条件下进行的,由于实验条件的限制,准静态实验不能获得高应变率下材料受到的应力与应变的对应关系,也就是说普通的材料力学实验难以获得材料的动态本构关系。所以为了研究材料在高速冲击载荷作用下的力学性能,我们需要研制一套高效、精确的试验设备用来确定材料在高应变率下的本构关系。1949年,Kolsky研制出了一种分离式霍普金森压杆,该实验设备广泛应用于多种材料在高应变率下力学性能的测试,而对于某些特殊材料,例如混凝土、岩石、陶瓷、聚合物等软材料和脆性材料,为了得到精确有效的实验数据,需要利用波形整形技术对普通的霍普金森压杆测试技术进行修正,使得在实验过程中试样以恒应变率变形,同时确保试样中应力分布均匀。本文通过数值模拟的研究方法,开展了对霍普金森压杆设备以及霍普金森拉伸设备的波形整形技术的研究,探讨了几种不同的波形整形方法应用于材料的动态本构关系的确定。本文主要研究内容如下:1.简要介绍了霍普金森杆实验设备国内外的研究状况,同时简要说明了该设备的实验原理以及动态测试方法,简要说明了波形整形技术的概念,总结了国内外学者对霍普金森杆设备的波形整形方法的研究成果,对碰撞冲击的基本理论模型、动态实验的测试方法进行了综述性研究。2.简要介绍了应力波基础理论,该理论是霍普金森杆设备的理论基础,霍普金森杆基本原理就是基于一维应力波理论而得出的。利用应力波理论解释了应力波在传播过程中由于横向惯性引起的弥散效应,弥散效应对于实验的测试精确度有着较为明显的影响,而通过波形整形的方法,可以减小应力波传播的弥散效应,由此说明了在应用霍普金森杆进行实验时,对于应力波整形是十分必要的。3.利用数值模拟的方法,研究了基于霍普金森压杆设备的波形整形技术,分析了模拟试样法和利用紫铜材料作为波形整形器的波形整形方法,随后提出了利用球形波形整形器以及圆头子弹撞击入射杆的方法进行波形整形,改进了原有波形整形技术中的一些缺点。4.利用数值模拟的方法,研究了基于霍普金森拉伸设备的波形整形技术,研究了影响霍普金森拉伸设备入射波形的主要因素,采用实验的方法,探究率无关材料金属短杆波形整形方法,该方法可以得到预期的入射波形,通过应用套筒子弹的方法进一步对霍普金森拉伸设备进行改进,并且讨论了吸收杆对于霍普金森拉伸设备中入射波形的影响,最后通过利用变截面套筒子弹的方法进一步改进了实验设备。