材料动力学_CH1概论
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材料动力学
Materials Dynamics
工程力学研究生课程 绪论 第一章 固体高压状态方程 第二章 固体状态方程的固体物理基础 第三章 高压固体中的冲击波 第四章 速率相关塑性畸变律 第五章 粘塑性畸变律的微观理论基础—位错动力学 第六章 断裂动力学 第七章 动态断裂 第八章 固体的侵彻和贯穿
➢ 冲击载荷下材料的变形行为，表现为变形同应力、应变率（应变随时 间的变化率）、温度、内能等变量之间的复杂关系，包括屈服应力和 流动应力的应变率效应、温度效应及应变率的历史效应等等。
➢ 在冲击载荷的作用下，材料有多种动态破坏形式，主要表现在以下几 个方面： ①局部大变形；②温度效应引起的绝热剪切破坏；③应力波相互作用 造成的崩落破坏；④应变率效应引起的动态脆性。
材料动力学
4
材料动力学----是研究材料在冲击载荷下的高速变形和 动态破坏基本规律的学科分支
为爆炸力学的重要基础 材料科学研究中的发展方向
研究对象----固体材料 研究材料力学性能及其重要性 与准静态力学（固体力学）区别？
惯性效应 高应变率效应
材料动力学
5
第一章 固体高压状态方程 Equation of State for Solid at A High-pressure
材料动力学
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克劳休斯（Clausius)说法
材料动力学
➢ 这几方面的力学性能都以各种时效、热与机械功的耦合以及有限的体 积变形和塑性畸变为特征，这些特征有时是同时存在的，有时则某一 点更为突出。
材料动力学
3
➢ 机械碰撞和各种形式的爆炸载荷是最常见的冲击载荷。它们的强度一 般至少都足以引起材料的塑性变形，而载荷持续的时间则从纳秒（如 薄膜的撞击和辐射脉冲载荷）、毫秒至秒（如核爆炸或化学爆炸对结 构物的载荷）的量级。
体系，即均相、无化学变化、只作 体积功的封闭体系，设体系经微小 的可逆过程从平衡态A变到邻近的 平衡态B，依据热力学第一定律有
A=E-TS
G =H-TS
E
E=A+TS
H =E+PV
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材料动力学
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(1)-(4)
材料动力学
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材料动力学
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材料动力学Байду номын сангаас
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材料动力学
高 温 热
低 温 否认热传导过程的可逆性
23
b.文字叙述：熵变为可逆热温商 2. 说明 a) 要计算过程熵变必先选择一可逆过程 b)熵变计算的任务是求出可逆热
材料动力学
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材料动力学
(d)
25
材料动力学
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在绝热(或隔离)系统内进行的过程
(Qi ) 0 Ti
SQ0 0
熵增加原理 绝热(或隔离)系统的熵永不减少
➢ 通常根据受冲击载荷作用的材料的质点速度和特征强度（如屈服应力 ）将冲击载荷分为低速、中速、高速三种，受冲击载荷作用的材料特 性也相应地分为三种：
①低速冲击载荷 介质变形量不大，以时效现象为主,可用等温近似方法处理。 ②中速冲击载荷 介质发生有限弹塑性变形，时效、热与机械功的耦合都比较明显， 体积可压缩性也需要考虑，相应地有各种描述变形过程的本构关系。 ③高速冲击载荷 与材料强度有关的诸效应退居次要地位，而以体积压缩变形和热的 耦合为主要特征。介质变形可按照可压缩流体处理，其变形行为可用各种高压状态方程 描述。
教科书 材料动力学，胡时胜，中国科技大学内部教材 参考书 Dynamic Behavior of Materials, Meyers, 内部引印 材料对强冲击载荷的动态相应，周培基等，科学出版社，1986年
材料动力学
2
绪论
➢ 在持续短暂时间的强载荷作用下，材料会发生变形和破坏，相应的组 织结构和性能也会发生永久性的变化。
隔离系统内的自发过程总是向着熵增加的方向进行
材料动力学
27
材料动力学
28
封闭系统的热力学基本关系式
Fundamental equations of thermo-dynamics for closed system
热力学函数的基本关系式如右图
E、H、A、G 、 S、 p、V、T
对只有两个独立变量的均匀封闭
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T
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工程力学研究生课程 绪论 第一章 固体高压状态方程 第二章 固体状态方程的固体物理基础 第三章 高压固体中的冲击波 第四章 速率相关塑性畸变律 第五章 粘塑性畸变律的微观理论基础—位错动力学 第六章 断裂动力学 第七章 动态断裂 第八章 固体的侵彻和贯穿
➢ 冲击载荷下材料的变形行为，表现为变形同应力、应变率（应变随时 间的变化率）、温度、内能等变量之间的复杂关系，包括屈服应力和 流动应力的应变率效应、温度效应及应变率的历史效应等等。
➢ 在冲击载荷的作用下，材料有多种动态破坏形式，主要表现在以下几 个方面： ①局部大变形；②温度效应引起的绝热剪切破坏；③应力波相互作用 造成的崩落破坏；④应变率效应引起的动态脆性。
材料动力学
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材料动力学----是研究材料在冲击载荷下的高速变形和 动态破坏基本规律的学科分支
为爆炸力学的重要基础 材料科学研究中的发展方向
研究对象----固体材料 研究材料力学性能及其重要性 与准静态力学（固体力学）区别？
惯性效应 高应变率效应
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第一章 固体高压状态方程 Equation of State for Solid at A High-pressure
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克劳休斯（Clausius)说法
材料动力学
➢ 这几方面的力学性能都以各种时效、热与机械功的耦合以及有限的体 积变形和塑性畸变为特征，这些特征有时是同时存在的，有时则某一 点更为突出。
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➢ 机械碰撞和各种形式的爆炸载荷是最常见的冲击载荷。它们的强度一 般至少都足以引起材料的塑性变形，而载荷持续的时间则从纳秒（如 薄膜的撞击和辐射脉冲载荷）、毫秒至秒（如核爆炸或化学爆炸对结 构物的载荷）的量级。
体系，即均相、无化学变化、只作 体积功的封闭体系，设体系经微小 的可逆过程从平衡态A变到邻近的 平衡态B，依据热力学第一定律有
A=E-TS
G =H-TS
E
E=A+TS
H =E+PV
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高 温 热
低 温 否认热传导过程的可逆性
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b.文字叙述：熵变为可逆热温商 2. 说明 a) 要计算过程熵变必先选择一可逆过程 b)熵变计算的任务是求出可逆热
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材料动力学
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在绝热(或隔离)系统内进行的过程
(Qi ) 0 Ti
SQ0 0
熵增加原理 绝热(或隔离)系统的熵永不减少
➢ 通常根据受冲击载荷作用的材料的质点速度和特征强度（如屈服应力 ）将冲击载荷分为低速、中速、高速三种，受冲击载荷作用的材料特 性也相应地分为三种：
①低速冲击载荷 介质变形量不大，以时效现象为主,可用等温近似方法处理。 ②中速冲击载荷 介质发生有限弹塑性变形，时效、热与机械功的耦合都比较明显， 体积可压缩性也需要考虑，相应地有各种描述变形过程的本构关系。 ③高速冲击载荷 与材料强度有关的诸效应退居次要地位，而以体积压缩变形和热的 耦合为主要特征。介质变形可按照可压缩流体处理，其变形行为可用各种高压状态方程 描述。
教科书 材料动力学，胡时胜，中国科技大学内部教材 参考书 Dynamic Behavior of Materials, Meyers, 内部引印 材料对强冲击载荷的动态相应，周培基等，科学出版社，1986年
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绪论
➢ 在持续短暂时间的强载荷作用下，材料会发生变形和破坏，相应的组 织结构和性能也会发生永久性的变化。
隔离系统内的自发过程总是向着熵增加的方向进行
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材料动力学
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封闭系统的热力学基本关系式
Fundamental equations of thermo-dynamics for closed system
热力学函数的基本关系式如右图
E、H、A、G 、 S、 p、V、T
对只有两个独立变量的均匀封闭
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