爆炸與沖擊動(dòng)力學(xué)

內(nèi)容概要

《爆炸與沖擊動(dòng)力學(xué)》共9章。第1章簡(jiǎn)要介紹爆炸與沖擊的研究對(duì)象和基本特征。第2章著重介紹連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的基本理論，作為后續(xù)章節(jié)的理論基礎(chǔ)。第3章從氣體動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā)，對(duì)一維非定常連續(xù)流動(dòng)和沖擊波理論進(jìn)行詳細(xì)的介紹。第4章介紹爆炸動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，包括炸藥爆轟的基本理論、爆轟波參數(shù)計(jì)算及實(shí)驗(yàn)測(cè)量和不同介質(zhì)中炸藥的爆炸過(guò)程。第5章介紹固體中的應(yīng)力波，包括對(duì)彈性波、塑性波、激波和卸載波等的分析討論。第6章著重介紹簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)和沖擊屈服問(wèn)題，對(duì)于結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題，限定于小變形條件，不考慮應(yīng)力波在物體內(nèi)的傳播。第7章著重介紹彈體對(duì)流體和巖土介質(zhì)的侵徹問(wèn)題以及彈體撞擊靶板時(shí)的貫穿問(wèn)題。第8章詳細(xì)介紹爆炸與沖擊問(wèn)題的數(shù)值模擬方法，具體包括Eular法、Lagrange法和SPH方法等，包含了《爆炸與沖擊動(dòng)力學(xué)》作者多年來(lái)在計(jì)算爆炸力學(xué)領(lǐng)域的一些原創(chuàng)性研究成果。第9章結(jié)合作者在材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能方面的研究成果，對(duì)常用的動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)和技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，加載方式包括：Hopkinson桿、輕氣炮和平面波加載，研究材料包括混凝土／鋼筋混凝土、陶瓷、鎢合金和泡沫鋁等。

書(shū)籍目錄

統(tǒng)一符號(hào)列表第1章 緒論  1.1 研究對(duì)象和目的  1.2 炸藥與爆炸的主要特征  1.3 爆炸與沖擊效應(yīng)  1.4 爆炸與沖擊的傳播  參考文獻(xiàn)第2章 連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論基礎(chǔ)  2.1 連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)學(xué)    2.1.1 連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)的描述    2.1.2 物質(zhì)坐標(biāo)法    2.1.3 空間坐標(biāo)法  2.2 連續(xù)介質(zhì)的變形    2.2.1 變形與變形梯度    2.2.2 變形梯度的極分解    2.2.3 應(yīng)變與應(yīng)變率    2.2.4 小變形  2.3 連續(xù)介質(zhì)動(dòng)力學(xué)    2.3.1 應(yīng)力張量    2.3.2 動(dòng)力學(xué)定理    2.3.3 熱力學(xué)定律  2.4 本構(gòu)方程    2.4.1 建立本構(gòu)方程的一般原則    2.4.2 理想流體與Reiner-Rivlin流體    2.4.3 理想彈性與彈塑性體    2.4.4 過(guò)應(yīng)力模型理論P(yáng)erzyna方程    2.4.5 擬線(xiàn)性本構(gòu)方程    2.4.6 熱彈性體一Duhamel-Neumann法則    2.4.7 動(dòng)態(tài)高壓、較高壓下的本構(gòu)關(guān)系和應(yīng)力變化率  2.5 常用基本方程小結(jié)  參考文獻(xiàn)第3章 氣體動(dòng)力學(xué)與沖擊波  3.1 氣體動(dòng)力學(xué)基本方程及基本概念    3.1.1 氣體的物理性質(zhì)    3.1.2 熱力學(xué)基礎(chǔ)    3.1.3 基本方程    3.1.4 聲速及馬赫數(shù)  3.2 一維非定常連續(xù)流動(dòng)    3.2.1 波的形成及分類(lèi)    3.2.2 小擾動(dòng)微幅波的運(yùn)動(dòng)    3.2.3 微幅波的反射與相交    3.2.4 有限振幅簡(jiǎn)單波    3.2.5 特征線(xiàn)法  3.3 沖擊波    3.3.1 正沖擊波的基本關(guān)系式    3.3.2 多方氣體沖擊波關(guān)系式    3.3 3 凝聚介質(zhì)的沖擊波關(guān)系式    3.3.4 沖擊波的Hugoniot曲線(xiàn)    3.3.5 沖擊波的基本性質(zhì)  參考文獻(xiàn)第4章爆炸動(dòng)力學(xué)問(wèn)題  4.1 炸藥爆轟的基本理論    4.1.1 爆轟波的CJ理論    4.1.2 多方氣體中的爆轟_    4.1.3 爆轟波的ZND模型  4.2 爆轟波參數(shù)計(jì)算及實(shí)驗(yàn)測(cè)量    4.2.爆轟產(chǎn)物的狀態(tài)方程    4.2.2 炸藥爆轟參數(shù)的理論計(jì)算    4.2.3 炸藥爆轟參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量    4.2.4 爆轟波形的控制.  4.3 不同介質(zhì)中炸藥的爆炸過(guò)程    4.3.1 空中爆炸    4.3.2 水中爆炸    4.3.3 巖土介質(zhì)中的爆炸  參考文獻(xiàn)第5章 固體中的應(yīng)力波  5.1 彈性波    5.1.1 一維彈性波    5.1.2 彌散波    5.1.3 非線(xiàn)性彈性波    5.1.4 波的反射    5.1.5 一維平面波    5.1.6 無(wú)限介質(zhì)中的彈性波體波    5.1.7 半無(wú)限介質(zhì)表面的波面波  5.2 彈塑性加載波  5.3 彈黏塑性波  5.4 激波  5.5 激波陣面上的守恒條件Hugoniot能量方程  5.6 卸載波    5.6.1 一般概念    5.6.2 卸載波的確定    5.6.3 彈塑性波的內(nèi)碰撞  參考文獻(xiàn)第6章 沖擊動(dòng)力學(xué)問(wèn)題  6.1 概述固體材料動(dòng)力學(xué)特性    6.1.1 固體材料的動(dòng)力特性    6.1.2 在高應(yīng)變率下塑性變形的微觀(guān)機(jī)制  6.2 能量原理與彈塑性動(dòng)力學(xué)基本關(guān)系式    6.2.1 間斷面的傳播動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)連續(xù)條件    6.2.2 Hamilton原理    6.2.3 虛速度原理與位移限界定理    6.2.4 剛塑性體動(dòng)力學(xué)廣義變分原理    6.2.5 解的唯一性定理  6.3 簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)    6.3.1 彈塑性梁的基本方程不同的運(yùn)動(dòng)階段    6.3.2 簡(jiǎn)支彈塑性梁的動(dòng)力響應(yīng)    6.3.3 簡(jiǎn)單剛塑性梁的動(dòng)力響應(yīng)    6.3.4 彈塑性薄板的動(dòng)力響應(yīng)概述    6.3.5 剛塑性圓板的動(dòng)力分析    6.3.6 塑性薄殼動(dòng)力學(xué)基本關(guān)系式殼體的屈服條件    6.3.7 圓柱殼體的簡(jiǎn)化屈服條件    6.3.8 圓柱殼在沖擊壓力作用下的塑性動(dòng)力響應(yīng)    6.3.9 球殼的塑性動(dòng)力響應(yīng)    6.3.1 0沖擊作用下球頂殼的動(dòng)力學(xué)分析  6.4 沖擊屈曲    6.4.1 沖擊屈曲與振動(dòng)屈曲    6.4.2 Liapunov穩(wěn)定性理論    6.4.3 Koiter初始后屈曲理論    6.4.4 Budiansky－Hutchinson動(dòng)力屈曲理論    6.4.5 塑性動(dòng)力屈曲分析模型  參考文獻(xiàn)第7章 侵徹與穿甲力學(xué)問(wèn)題  7.1 一般概念  7.2 尖頭楔體對(duì)流體的侵徹    7.2.1 流體的自模擬運(yùn)動(dòng)    7.2.2 楔體對(duì)流體的侵徹    7.2.3 錐體對(duì)流體的侵徹  7.3 彈體對(duì)土介質(zhì)的侵徹    7.3.1 尖頭彈對(duì)土體的侵徹分析    7.3.2 尖頂錐頭與尖頂拱頭彈體對(duì)兩相介質(zhì)的侵徹    7.3.3 彈體對(duì)線(xiàn)性變形介質(zhì)的侵徹問(wèn)題  7.4 穿甲力學(xué)問(wèn)題    7.4.1 穿甲力學(xué)問(wèn)題的特征    7.4.2 剛塑性平頭長(zhǎng)桿彈撞擊剛性靶的泰勒理論    7.4.3 Hawyard能量法    7.4.4 桿狀彈高速撞擊靶板的擴(kuò)孔型貫穿分析    7.4.5 尖頭彈撞擊靶板花瓣式貫穿分析    7.4.6 超高速侵徹  參考文獻(xiàn)第8章 爆炸與沖擊問(wèn)題的數(shù)值模擬  8.1 爆炸與沖擊問(wèn)題的數(shù)值模擬方法概述  8.2 Euler型的計(jì)算方法    8.2.1 基本假定    8.2.2 控制方程組    8.2.3 計(jì)算域的離散（網(wǎng)格與變量配置）    8.2.4 偏微分方程組的差分離散（數(shù)值方法）    8.2.5 典型算例介紹  8.3 Lagrange型的計(jì)算方法    8.3.1 控制方程組    8.3.2 空間有限元離散化    8.3.3 高斯積分與沙漏問(wèn)題    8.3.4 時(shí)間積分和時(shí)間步長(zhǎng)控制    8.3.5 應(yīng)力計(jì)算    8.3.6 沖擊波與人工體積黏性    8.3.7 滑移、接觸算法    8.3.8 典型算例  8.4 SPH方法    8.4.1 無(wú)網(wǎng)格法發(fā)展概況    8.4.2 SPH光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)法  參考文獻(xiàn)第9章 動(dòng)加載實(shí)驗(yàn)與技術(shù)  9.1 理論和實(shí)驗(yàn)的關(guān)系  9.2 實(shí)驗(yàn)在爆炸與沖擊問(wèn)題研究中的重要性  9.3 Hopkinson實(shí)驗(yàn)技術(shù)    9.3.1 SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)    9.3.2 沖擊拉伸Hopkinson實(shí)驗(yàn)裝置（SHTB）    9.3.3 沖擊扭轉(zhuǎn)的Hopkinson實(shí)驗(yàn)裝置    9.3.4 Hopkinson實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題  9.4 高壓下材料行為的實(shí)驗(yàn)研究    9.4.1 平面波加載    9.4.2 氣體炮  9.5 激光動(dòng)驅(qū)動(dòng)加載實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)    9.5.1 激光干涉測(cè)速技術(shù)的發(fā)展    9.5.2 LDA，LDV及其與VISAR的區(qū)別    9.5.3 VISAR——可測(cè)量任意反射表面的速度干涉儀  9.6 實(shí)驗(yàn)研究    9.6.1 混凝土、鋼筋混凝土材料沖擊試驗(yàn)    9.6.2 陶瓷材料的沖擊實(shí)驗(yàn)    9.6.3 鎢合金材料的沖擊實(shí)驗(yàn)    9.6.4 泡沫鋁材料  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：不少物質(zhì)的初始狀態(tài)含有大量的能量，當(dāng)由于某種原因該物質(zhì)的初始狀態(tài)突然發(fā)生變化，并迅速釋放出大量的能量的現(xiàn)象稱(chēng)為爆炸，爆炸發(fā)出的巨大能量，快速地以波的形式向周?chē)鷶U(kuò)散、傳播，造成周?chē)橘|(zhì)劇烈的破壞。此外，電能轉(zhuǎn)化為熱能、原子能在一定條件下轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)，都可瞬間釋放出大量的能量，導(dǎo)致爆炸；物體以高速碰撞時(shí)，也會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象。一般說(shuō)來(lái)，爆炸現(xiàn)象都是物質(zhì)變?yōu)橐环N高溫高壓氣體的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)極為迅速，并隨之放出3000~C左右的高溫和幾萬(wàn)個(gè)大氣壓的沖擊壓。爆炸現(xiàn)象除化學(xué)爆炸外，還有物理爆炸和核爆炸。雷電放電現(xiàn)象、高速碰撞引起的爆炸屬于物理爆炸。核爆炸釋放出巨大的核能是一種更加劇烈的爆炸現(xiàn)象，其爆炸時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)沖擊波、光輻射等效應(yīng)都將對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生非常巨大的破壞作用。爆炸會(huì)對(duì)人們的生活環(huán)境形成破壞甚至巨大災(zāi)害，但爆炸效應(yīng)在工程中也有廣泛的應(yīng)用，如破巖，破冰，爆破拆除，等等。所謂沖擊是指一物體以極高的速度對(duì)另一物體的撞擊。在軍事上，撞擊物或稱(chēng)拋射體指高速發(fā)射的彈體，被撞擊物即為靶體。彈體的飛行速度可達(dá)1000m／s～1500m／s，在沖擊靶體的瞬間沖擊壓力可達(dá)1GPa甚至更高，以造成靶體的破壞。除此之外，日常生活中、工程技術(shù)上，人們會(huì)經(jīng)常碰到各式各樣的沖擊現(xiàn)象，如打樁問(wèn)題、高壓水柱對(duì)物體沖擊、鳥(niǎo)撞飛機(jī)、汽車(chē)碰撞等，都是一物體與另一物體發(fā)生高速碰撞。爆炸與沖擊的力學(xué)問(wèn)題，可分解為幾個(gè)重要的研究領(lǐng)域：爆轟物理學(xué)，爆炸動(dòng)力學(xué)，波在不同介質(zhì)中的傳播，沖擊動(dòng)力學(xué)，彈體對(duì)不同介質(zhì)的侵徹力學(xué)，穿甲力學(xué)，抗爆結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，等等。對(duì)以上問(wèn)題的研究，其目的一方面是有效地利用爆炸和沖擊所釋放出來(lái)的能量，完成預(yù)定的建設(shè)性或攻擊性、破壞性的任務(wù)；另一方面則是預(yù)防爆炸和沖擊所釋放出來(lái)的能量對(duì)不得損壞的建筑物、構(gòu)筑物、各種設(shè)施和運(yùn)載物體的攻擊和破壞。本書(shū)就是為這類(lèi)重要問(wèn)題的研究和應(yīng)用打下理論基礎(chǔ)。

編輯推薦

《爆炸與沖擊動(dòng)力學(xué)》：國(guó)家科學(xué)技術(shù)著作基金。

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