爆炸沖擊現(xiàn)象數(shù)值模擬

前言

大學(xué)最重要的功能是向社會輸送人才。大學(xué)對于一個(gè)國家、民族乃至世界的重要性和貢獻(xiàn)度，很大程度上是通過畢業(yè)生在社會各領(lǐng)域所取得的成就來體現(xiàn)的。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校只有短短的五十年，之所以迅速成為享有較高國際聲譽(yù)的著名大學(xué)之一，主要就是因?yàn)樗囵B(yǎng)出了一大批德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀畢業(yè)生。他們志向高遠(yuǎn)、基礎(chǔ)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)，在國內(nèi)外科技、經(jīng)濟(jì)、教育等領(lǐng)域做出了杰出的貢獻(xiàn)，為中國科大贏得了“科技英才的搖籃”的關(guān)譽(yù)。2008年9月，胡錦濤總書記為中國科大建校五十周年發(fā)來賀信，信中稱贊說：半個(gè)世紀(jì)以來，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)依托中國科學(xué)院，按照全院辦校、所系結(jié)合的方針，弘揚(yáng)紅專并進(jìn)、理實(shí)交融的校風(fēng)，努力推進(jìn)教學(xué)和科研工作的改革創(chuàng)新，為黨和國家培養(yǎng)了一大批科技人才，取得了一系列具有世界先進(jìn)水平的原創(chuàng)性科技成果，為推動我國科教事業(yè)發(fā)展和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國科大迄今已畢業(yè)的5萬人中，已有42人當(dāng)選中國科學(xué)院和中國工程院院士，是同期（自1963年以來）畢業(yè)生中當(dāng)選院士數(shù)最多的高校之一。其中，本科畢業(yè)生中平均每1000人就產(chǎn)生1名院士和七百多名碩士、博士，比例位居全國高校之首。還有眾多的中青年才俊成為我國科技、企業(yè)、教育等領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物和骨干。在歷年評選的“中國青年五四獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者中，作為科技界、科技創(chuàng)新型企業(yè)界青年才俊代表，科大畢業(yè)生已連續(xù)多年榜上有名，獲獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)位居全國高校前列。

內(nèi)容概要

本書是一本理論和應(yīng)用緊密結(jié)合的科學(xué)專著，它詳盡地闡述了關(guān)于爆炸、沖擊與毀傷效應(yīng)的計(jì)算模型、數(shù)值方法和模擬仿真技術(shù)，是一本十分難得的有關(guān)爆炸力學(xué)數(shù)值模擬方法和技術(shù)的圖書。     本書的內(nèi)容覆蓋了從基本理論、數(shù)學(xué)模型、計(jì)算方法、算法過程，到數(shù)值模擬軟件研制和工程數(shù)值仿真的全過程。全書內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)合理、文字簡練，是從事爆炸、沖擊與毀傷效應(yīng)研究和應(yīng)用工作的科技人員、專家、教授和研究生值得認(rèn)真閱讀的一本科技專著。

作者簡介

楊秀敏院士，河北省青縣人，1942年出生，1965年畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代力學(xué)系。畢業(yè)后先后在總參工程兵第三、第四研究所工作，主要從事武器爆炸效應(yīng)的數(shù)值模擬和防護(hù)工程的理論分析、系統(tǒng)論證等工作。在研究核武器觸地爆炸效應(yīng)的過程中，最先將流體彈塑性模型應(yīng)用于二維軸對稱數(shù)值模擬計(jì)算，描繪出爆炸成坑和地沖擊傳播的物理圖像，為制定國防工程的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)提供了科學(xué)依據(jù)。先后獲得了國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、軍隊(duì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)及全軍優(yōu)秀軟件獎(jiǎng)等多項(xiàng)。1992年被評為國家有突出貢獻(xiàn)的中青年專家，1995年當(dāng)選為中國工程院院士。

書籍目錄

總序序前言第1章  連續(xù)介質(zhì)靜力學(xué)的基本概念  1.1  應(yīng)力狀態(tài)  1.2  應(yīng)變狀態(tài)  1.3  彈性介質(zhì)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系  1.4  塑性介質(zhì)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系  1.5  流體介質(zhì)的狀態(tài)方程第2章  連續(xù)介質(zhì)動力學(xué)基本方程  2.1  Euler形式的動力學(xué)基本方程  2.2  Lagrange形式的動力學(xué)基本方程  2.3  一維運(yùn)動方程組的另一種表達(dá)方式  2.4  流體動力學(xué)方程組的再推導(dǎo)  2.5  波陣面前后各參量之間的關(guān)系第3章  空氣中的沖擊波  3.1  理想氣體的一維不定常運(yùn)動  3.2  點(diǎn)爆炸空氣沖擊波自模擬解  3.3  空氣沖擊波反射規(guī)律  3.4  空氣流場三維有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算第4章  巖土中的彈塑性波  4.1  無限介質(zhì)中的彈性波  4.2  平面一維黏彈性波  4.3  平面一維彈塑性波  4.4  球?qū)ΨQ一維彈塑性波  4.5  軸對稱二維流體彈塑性波第5章  爆炸沖擊效應(yīng)的動力有限元解法  5.1  動力有限元（FEM）法的基本理論  5.2  彈丸沖擊效應(yīng)的FEM法計(jì)算  5.3  裝藥爆炸效應(yīng)的FVM法計(jì)算第6章  沖擊爆炸效應(yīng)的光滑粒子解法  6.1  光滑粒子（SPH）法的基本理論  6.2  光滑粒子法與動力有限元法耦合  6.3  應(yīng)用光滑粒子法求解沖擊爆炸效應(yīng)第7章  常規(guī)彈頭爆炸后的彈片效應(yīng)  7.1  彈片形成機(jī)理  7.2  彈片飛散計(jì)算程序  7.3  彈片飛行速度  7.4  彈片對壁面的破壞效應(yīng)第8章  爆炸沖擊效應(yīng)三維計(jì)算程序  8.1  程序研制概況  8.2  建模軟件  8.3  可視化軟件  8.4  并行計(jì)算技術(shù)  8.5  材料本構(gòu)模型及數(shù)據(jù)庫  8.6  計(jì)算程序應(yīng)用實(shí)例附錄  爆炸沖擊效應(yīng)計(jì)算圖集參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：連續(xù)介質(zhì)力學(xué)最基本的假定是把研究對象介質(zhì)視為連續(xù)而均質(zhì)的，這就意味著該介質(zhì)無間斷地充滿整個(gè)限定空間，而且其性質(zhì)是各向相同的。這樣我們就可以從中分割出一個(gè)微小體元，用來代替整體加以研究。這個(gè)微元的體積雖很小，但相對介質(zhì)分子而言又足夠大，足以包含大量分子數(shù)。通常所說連續(xù)介質(zhì)某質(zhì)點(diǎn)的物理量，是指整個(gè)體元而非單個(gè)分子的物理參數(shù)。許多連續(xù)介質(zhì)如空氣、水、金屬等，它們的力學(xué)性質(zhì)沿著不同的方向相同或基本相同，我們稱之為各向同性介質(zhì)。土和巖石有時(shí)雖呈現(xiàn)出各向不同性甚至不均勻的特性，但與典型的非均質(zhì)或各向異性材料相差甚遠(yuǎn)，因而仍可近似地視之為均質(zhì)和各向同性介質(zhì)。研究連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，特別是研究在爆炸沖擊荷載作用下的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)行為，一般說來須從三個(gè)出發(fā)點(diǎn)人手：一是動力學(xué)分析，二是幾何變形，三是介質(zhì)本構(gòu)關(guān)系。在物體中取一個(gè)微小體元，通過建立該體元在外力和內(nèi)力作用下的運(yùn)動方程，可以得出其應(yīng)力狀態(tài)的表達(dá)式；考察微體在外力作用下的變形情況，從而得出其應(yīng)變狀態(tài)的表達(dá)式；根據(jù)介質(zhì)的物理特性，可以建立物體內(nèi)部同一體元的應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)之間的關(guān)系表達(dá)式。連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的幾個(gè)分支如流體力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等的差異，主要表現(xiàn)為它們的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不一樣。因而，本章內(nèi)容主要包括下述三個(gè)方面：應(yīng)力狀態(tài)描述方法、應(yīng)變狀態(tài)描述方法、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的不同表達(dá)形式。

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