爆炸力学的进展与前沿
爆炸与冲击动力学
爆炸与冲击动力学
爆炸与冲击动力学是力学的一个分支,主要研究爆炸和冲击等极端动态载荷下材料和结构的力学行为。
它涉及到物理学、工程学和材料科学等多个学科领域。
该学科的研究对象包括爆炸、高速碰撞、冲击波等现象,以及它们对材料和结构的影响。
研究内容包括爆炸波的传播、爆炸能量的释放和传递、材料在高应变率下的力学行为、结构的动态响应和破坏等。
爆炸与冲击动力学在许多领域都有重要的应用,如国防工业、航空航天、汽车工程、土木工程、石油化工等。
在这些领域中,对于设计和评估材料和结构在爆炸和冲击载荷下的安全性和可靠性具有重要意义。
该学科的研究方法包括实验、理论分析和数值模拟。
实验技术包括高速摄影、压力传感器、激光干涉仪等,用于测量爆炸和冲击过程中的物理量。
理论分析方法包括经典力学、连续介质力学、统计力学等,用于描述爆炸和冲击现象的物理本质。
数值模拟方法则利用计算机技术,通过有限元、有限差分等方法对爆炸和冲击过程进行数值模拟。
随着科技的不断发展,爆炸与冲击动力学的研究也在不断深入。
未来的研究方向可能包括高能量密度材料的爆炸特性、多尺度现象的研究、新材料和结构的设计等。
这将进一步推动该学科在工程和科学领域的应用和发展。
2023年弹药工程与爆炸技术专业特色简介
2023年弹药工程与爆炸技术专业特色简介弹药工程与爆炸技术是一门覆盖面广、应用范围广的工程学科,也是国家重点建设的十大工程学科之一。
其主要研究内容包括:弹药设计、制造、保管、管理、检测等方面的理论研究和技术创新,以及炸药、燃烧、爆炸等相关领域的理论与应用研究。
下面将介绍该专业的主要特色:1. 多领域交叉融合弹药工程与爆炸技术专业涵盖了数学、物理、化学、力学、计算机科学、材料学等多个学科领域的交叉融合。
这种交叉融合的特点使得该专业具有非常广泛的应用性和实用性。
在实际工作中,该领域的专业人员往往需要结合各种科学技术和工程知识来解决各种实际问题,因此需要具备跨学科的综合素质。
2. 爆炸力学研究爆炸力学是弹药工程与爆炸技术专业的核心学科之一,也是该专业的重点研究领域之一。
爆炸力学主要研究爆炸物质中的化学反应过程、爆炸波的传播规律、结构物体受到爆炸波冲击的破坏规律等领域。
在现代军事和工业领域,爆炸力学研究已经成为重要的支撑学科,为弹药设计和使用提供了有力的理论支撑和技术保证。
3. 工程实践能力培养弹药工程与爆炸技术专业重视学科实践和工程实践的能力培养。
本专业的学生通常需要在实验室中进行各种试验,了解和掌握弹药材料性能测试,以及相关的工程原理和实践技术。
同时,在课程体系中也强调了实际案例分析和实际项目的研究。
这种注重实践的教育理念,可以使学生具备更强的工程实践能力和解决实际问题的能力。
4. 军民融合特色弹药工程与爆炸技术专业在中国拥有非常重要的军事地位,作为军民融合发展的重点领域之一,其理论研究和实用应用都具有鲜明的军事特色。
拥有该专业学位的研究生不仅可以在军队、火箭军、军工企业等单位工作,还可以在民用领域,如石油、煤炭、化工、建筑等行业中发挥重要作用。
综上所述,弹药工程与爆炸技术专业是一门非常特色鲜明、应用范围广泛的工程学科,其强调跨学科交叉、军民融合,注重实践能力培养等特色,适合具有工程背景的学生深入研究。
爆炸力学的研究方法
爆炸力学的研究方法
爆炸力学是力学的一个分支,研究爆炸的发生和发展规律以及爆炸的力学效应的利用和防护的学科。
爆炸力学的研究方法主要包括以下几种:
1. 波动方法:爆炸时的波动是爆炸时能量转化的重要形式,因此波动方法成为揭示爆炸规律的基本方法。
例如,爆轰波理论和强激波理论等,都是基于波动方法提出的重要理论。
2. 物质形态变化的研究:爆炸时物质形态可能从固态变成液态、气态、等离子态,发生流固耦合、力-热-光电耦合和化学耦合等,因此需要考虑物质形态变化对爆炸的影响。
3. 物态方程的研究:物态方程是描述物质在强动载荷作用下的状态变化的方程,是研究爆炸现象必须解决的一个课题。
物态方程可以通过实验获得经验公式,也可以通过物理力学获得半经验半理论公式。
4. 数值模拟研究:随着计算机技术的发展,数值模拟方法在爆炸力学研究中得到了广泛应用。
通过数值模拟,可以模拟爆炸过程、分析爆炸特性及传播规律等。
5. 实验研究:实验研究是探索科研规律的重要手段,通过实验手段可以对爆炸过程进行测试和分析,获得实验数据,进而分析爆炸特性和传播规律。
此外,爆炸力学研究还需要考虑多种因素的耦合作用,如力-热-化耦合效应等。
同时,根据对爆炸现象内在本质的深刻认识,分清主次因素,用量纲分析原理构造无量纲控制量等,也是爆炸力学研究的重要方法。
总之,爆炸力学的研究方法多种多样,需要综合运用各种手段来揭示爆炸现象的规律和机理。
20世纪理论和应用力学十大进展汇总
20世纪理论和应用力学十大进展《力学进展》在我们迈步走向新世纪的时候,正值《力学进展》创刊30周年。
为纪念这一特殊的历史时刻,《力学进展》举行了‚20世纪理论和应用力学十大进展‛评选活动。
本次活动历时半年多,经过编委会提名、初步筛选,确定出入围的20世纪理论和应用力学进展17项,分别请有关方面专家精心撰写了条目介绍,最后请从事力学及与力学相关学科的研究人员投票。
评选活动得到了广大热心读者的极大支持,共发出选票994张,收回有效选票409张。
2001年7月3日编辑部进行了计票,得到‚20世纪理论和应用力学十大进展‛选出结果如下(其中‚稳定性、分岔和混沌理论‛一条原来是以‚混沌理论‛和‚稳定性与分岔‛两条分别投票的,得票分别为337票和210票,考虑一些投票人的建议,现合并为1条,得票按337票计):序号名称得票数1 有限元方法 3842 断裂力学 3433 生物力学的创立 3374 稳定性、分岔和混沌理论 3375 边界层理论 3236 塑性力学和位错理论 3127 湍流统计理论 2598 奇异摄动理论 2229 力学的公理化体系 19910 克服声障、热障的力学理论 196参加条目撰写的同志有:戴世强、邓学蓥、段祝平、黄永念、黄筑平、李家春、连淇祥、陆启韶、沈青、谈庆明、陶祖莱、王克仁、王文标、王自强、解伯民、姚振汉、殷有泉、余寿文、张兆顺、周显初、朱如曾、朱照宣,在此深表谢意。
1 有限元方法有限元法是20世纪60年代逐渐发展起来的对连续体力学和物理问题的一种新的数值求解方法,其做法是,对所要求解的力学或物理问题,通过有限元素的划分将连续体的无限自由度离散为有限自由度,从而基于变分原理或用其它方法将其归结为代数方程组求解。
有限元法不仅具有理论完整可靠,形式单纯、规范,精度和收敛性得到保证等优点,而且可根据问题的性质构造适用的单元,从而具有比其它数值解法更广的适用范围。
随着计算机技术的发展,它已成为涉及力学的科学研究和工程技术所不可或缺的工具。
一般力学与力学基础的前沿研究与发展趋势
一般力学与力学基础的前沿研究与发展趋势力学是研究物体运动和受力情况的一门科学。
作为自然科学的基础学科之一,力学在科学研究和工程应用中起着重要的作用。
本文将介绍一般力学与力学基础的前沿研究与发展趋势。
1. 自旋力学自旋力学是近年来力学领域的一个前沿研究方向。
传统的力学理论主要研究物体的平动和转动,而自旋力学则研究物体的自旋运动。
自旋是微观粒子特有的性质,具有重要的量子力学特征。
自旋力学的发展对于深化对微观世界的认识具有重要意义。
2. 多体力学多体力学是研究多个物体相互作用的力学学科。
随着科学技术的发展和研究对象的复杂化,多体力学成为力学研究的一个重要方向。
多体力学涉及多种物理现象和学科交叉,如天体力学、固体力学等。
通过对多体系统的研究,可以揭示物体间的相互作用规律和宏观现象的基本原理。
3. 复杂系统力学复杂系统力学是研究非线性、不确定性和随机性等复杂系统的力学学科。
复杂系统广泛存在于自然界和社会系统中,具有自组织、自相似、非平衡态等特征。
复杂系统力学的研究可以提供对复杂系统行为的解释和预测,对于社会、生物和工程等领域具有重要的应用价值。
4. 弹塑性力学弹塑性力学是研究物体在受力作用下的弹性变形和塑性变形的力学学科。
弹性变形是指物体受力后能够完全恢复原状的变形,而塑性变形则是物体受力后无法完全恢复原状的变形。
弹塑性力学的研究对于材料力学和工程结构设计具有重要的理论和实践价值。
5. 生物力学生物力学是研究生物体运动和受力情况的力学学科。
生物体是活动的物体,其运动和受力涉及到生物组织的力学特性和机制。
生物力学的研究对于解释生物运动原理、优化运动方式和改善生物工程等领域具有重要的意义。
6. 粒子力学粒子力学是研究物体微观粒子的运动和相互作用力的力学学科。
粒子力学是量子力学和相对论力学的基础,对于解释微观世界的规律和预测微观现象具有重要的意义。
粒子力学的发展在加速器物理学、核物理学和高能物理学等领域发挥着重要的作用。
材料力学的前沿研究与发展趋势
材料力学的前沿研究与发展趋势近年来,材料力学作为一门研究材料性能及其力学行为的学科,一直在不断发展和壮大。
本文将从前沿研究与发展趋势两个方面进行探讨。
一、前沿研究1. 组织级材料力学研究组织级材料力学研究是近年来备受关注的前沿领域之一。
传统的材料力学研究主要集中在微观和宏观尺度上,而组织级研究将中间尺度的组织结构纳入考虑。
通过研究材料的结构、晶格缺陷、界面行为等,可以更加深入地理解材料的力学性能,并为材料的设计和优化提供指导。
2. 多尺度建模与仿真多尺度建模与仿真是另一个备受关注的前沿研究领域。
传统的材料力学研究往往仅关注单一尺度的分析,而现实中的材料系统往往具有多个尺度的结构。
通过多尺度建模和仿真,可以将不同尺度的力学行为相互联系起来,实现全面而准确的材料力学分析。
3. 动力学行为研究动力学行为研究是材料力学领域的另一重要方向。
传统的静态力学分析只能揭示材料在静态荷载下的力学性能,而在实际应用中,材料常常会面临动态加载的情况。
研究材料在高速冲击、爆炸等极端条件下的力学行为,对于材料的安全性能评估和设计具有重要意义。
二、发展趋势1. 多功能材料的研究与应用多功能材料是近年来材料领域的一个热点。
通过在材料中引入特定的结构和功能单元,可以使材料具备多种功能,例如传感、自修复等。
多功能材料的研究不仅能够满足不同领域的应用需求,还可以进一步推动材料力学领域的发展。
2. 可持续材料的研究与开发随着全球资源的日益枯竭和环境问题的日益严重,可持续材料的研究与开发成为了当今材料力学领域的重要方向。
可持续材料一方面要求具备良好的力学性能,另一方面要求在生产和使用过程中对环境友好。
通过研究新型的可再生材料、轻量化材料等,可以实现材料力学的可持续发展。
3. 人工智能在材料力学中的应用人工智能技术的快速发展为材料力学领域带来了新的机遇和挑战。
通过将机器学习、深度学习等人工智能技术应用于材料力学的研究中,可以帮助加快材料的开发和优化过程,提高研究的效率和准确性。
固体力学若干新进展
固体力学若干新进展固体力学若干新进展近年来,固体力学作为一门重要的学科,在研究和应用领域都取得了许多新的进展。
本文将介绍一些固体力学领域内的新概念和新技术,并讨论其对工程和科学的影响。
以从简到繁的方式,让我们一起深入了解固体力学领域的若干新进展。
一、材料力学的新方法材料力学一直是固体力学领域的核心内容之一。
传统的材料力学方法主要基于线性弹性理论,并假设材料的应力应变关系是线性的。
然而,随着对复杂材料性质的研究和应用需求的增加,线性弹性模型已经不能满足需求。
最新的材料力学研究将重点放在非线性材料力学领域,如塑性力学和粘弹性力学。
在这些方法中,材料的应力应变关系不再是线性的,而是通过非线性的本构关系来描述。
这些方法的应用范围更广,能更准确地预测复杂材料的行为。
新的材料力学方法还关注微观结构对宏观性质的影响。
材料的晶体结构和晶体界面的形貌可以影响材料的塑性行为和疲劳寿命。
通过建立微观力学模型,可以更好地理解材料的性能,并提高材料的设计和应用。
二、多尺度建模与仿真固体力学中的另一个重要领域是多尺度建模与仿真。
传统的固体力学方法主要基于宏观尺度,将材料看作是连续均匀的介质。
然而,许多材料的性质取决于其微观结构和粒子间相互作用。
近年来,随着计算机技术的发展和模拟软件的成熟,多尺度建模与仿真成为了一个热门的研究领域。
通过将材料的微观结构和宏观性能相连,可以在不同尺度下进行仿真和预测。
这种方法为我们深入理解材料行为和设计新材料提供了新的思路和工具。
三、新材料的设计与应用固体力学的新进展也为新材料的设计与应用带来了许多机遇。
传统材料选择和设计主要基于经验和试错法,而现在通过计算机辅助设计和预测,我们可以更准确地预测材料的性能。
材料的力学性能可以通过模拟和优化来实现,从而提高材料的强度和韧性。
新材料的应用范围也在不断扩大。
固体力学研究的新成果使得我们能够开发出更轻、更高强度和更耐用的材料,用于航空航天、汽车工程、建筑和能源领域。
张雪峰对弹药工程程爆炸技术的研究(一)
张雪峰对弹药工程程爆炸技术的研究(一)
弹药工程程爆炸技术研究报告
1. 研究背景
•弹药工程程是军事科学中的关键领域之一,研究弹药的设计、制造、发展和使用。
•弹药爆炸技术是弹药工程程中的核心问题,涉及爆炸原理、爆炸效果和安全措施等方面。
2. 研究目的
•了解弹药工程程的爆炸技术的发展现状和问题。
•分析张雪峰对弹药工程程爆炸技术的研究成果和贡献。
3. 研究方法
•文献综述:对相关的学术论文、专利和技术报告进行综合分析。
•数据分析:通过统计和比较研究数据,揭示弹药工程程爆炸技术的发展趋势和规律。
4. 研究结果
•弹药工程程爆炸技术的研究已经取得了显著的进展,主要包括爆炸原理的深入理解、爆炸效果的提升和安全措施的加强。
•张雪峰在弹药工程程爆炸技术领域的研究,侧重于爆炸效果的优化和安全性的提升,他提出了一种新的爆炸模型,并设计了一套有效的安全措施,有效地提高了弹药的威力和安全性。
5. 研究意义
•弹药工程程爆炸技术的研究成果对于提高军事装备的威力和安全性具有重要意义。
•张雪峰的研究成果丰富了弹药工程程爆炸技术的理论体系,为实际工程应用提供了新的思路和方法。
6. 研究展望
•进一步研究弹药工程程爆炸技术中的关键问题,如爆炸模型的精确描述、爆炸效果的优化和安全措施的改进。
•探索弹药工程程爆炸技术与其他学科的交叉研究,如材料学、化学工程等,以提高研究成果的综合应用价值。
以上是关于张雪峰对弹药工程程爆炸技术的研究的相关报告,希望对该领域的研究者和相关人士提供参考价值。
力学 国家重点研发计划
力学国家重点研发计划摘要:一、引言二、力学在国家重点研发计划中的地位三、力学在实际应用中的重要性四、我国力学研究的发展现状五、国家重点研发计划对力学领域的支持六、我国力学研究的未来展望七、结论正文:一、引言力学作为物理学的一个重要分支,研究物体在力的作用下的运动和形变规律。
在国家重点研发计划中,力学发挥着关键作用,为我国的科技创新和经济社会发展提供了有力支撑。
本文将探讨力学在国家重点研发计划中的地位、实际应用中的重要性,以及我国力学研究的发展现状和未来展望。
二、力学在国家重点研发计划中的地位力学作为基础学科,为国家重点研发计划提供了理论基础。
在国家重点研发计划涉及的众多领域,如航空航天、高速铁路、新能源汽车、海洋工程等,力学都是关键核心技术之一。
通过力学研究,可以优化工程设计,提高系统的性能、可靠性和安全性。
三、力学在实际应用中的重要性力学在实际应用中具有广泛的重要性。
在航空航天领域,力学研究可以帮助提高飞行器的性能和降低能耗;在高速铁路领域,通过力学分析可以优化轨道、车辆和列车运行控制系统,提高运行速度和安全性;在新能源汽车领域,力学研究可以为电池、电机和电控系统提供优化方案,提高续航里程和降低成本。
此外,力学在建筑、能源、生物医学等领域也有着广泛的应用。
四、我国力学研究的发展现状我国力学研究经过多年的发展,取得了一系列显著成果。
在基础理论研究方面,我国学者发表了许多高水平的学术论文,提升了我国在国际力学界的地位。
在工程技术应用方面,我国力学研究为重大工程项目提供了关键技术支持。
然而,与发达国家相比,我国在某些领域仍存在一定差距,需要继续加大投入和研发力度。
五、国家重点研发计划对力学领域的支持国家重点研发计划对力学领域给予了大力支持,通过设立相关项目,资助高校、科研院所和企业进行力学研究。
这些项目的实施,不仅推动了力学学科的发展,还促进了力学与其他学科的交叉融合,为解决实际工程问题提供了有力支撑。
2023年度中国科学十大进展
中国科学十大进展Top Ten Scientific Advances in China引用格式:2023年度中国科学十大进展. 中国科学院院刊, 2024, 39(3): 582-587, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20240229002.Top ten scientific advances in China, 2023. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2024, 39(3): 582-587, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20240229002. (in Chinese)2023年度中国科学十大进展“中国科学十大进展”遴选活动旨在宣传我国重大基础研究科学进展,激励广大科技工作者的科学热情,开展基础研究科学普及,促进公众了解、关心和支持基础研究,在全社会营造浓厚的科学氛围,已成为盘点我国基础研究领域年度重大科学成果的品牌活动。
2023年度第19届“中国科学十大进展”遴选活动由国家自然科学基金委员会主办,国家自然科学基金委员会高技术研究发展中心(基础研究管理中心)和科学传播与成果转化中心承办,《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》《科学通报》5家编辑部协办,分为推荐、初选、终选、审议4个环节。
共推荐了2022年12月1日至2023年11月30日期间正式发表的600多项科学研究成果;由近100位相关学科领域专家从中遴选出30项成果;在此基础上邀请了包括中国科学院院士、中国工程院院士在内的2 100多位基础研究领域高水平专家对30项成果进行投票,评选出10项重大科学研究成果;经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议,最终确定入选2023年度“中国科学十大进展”的成果名单。
1 人工智能大模型为精准天气预报带来新突破天气预报是国际科学前沿问题,具有重大的社会价值。
21世纪力学发展趋势
21世纪初的力学发展趋势力学是力与运动的科学,它研究的对象主要是物质的宏观机械运动,它既是基础科学,又是众多应用科学特别是工程技术的基础。
它过去建立在牛顿定律和经典热力学的基础上,现在则扩大到量子力学描述的微观层次。
力学和天文学、微积分学几乎同时诞生,曾在经典物理的发展中起关键作用。
20世纪力学在推动地球科学,如大气物理、海洋科学等的定量化方面,作出了重大贡献。
近年来还在材料科学、生物学、医学等科学分支中起着越来越重要的作用。
由研究弦、杆、板振动而形成的数学物理方法中的谱理论,很自然地被移用到量子力学。
由力学现象中首先发现的分叉(可追溯到200多年前Euler对压杆稳定性的研究)、孤立波(约100年前)、混沌(30年前)等现象以及相应的理论方法,是被称为20世纪自然科学最重要发展之一的非线性科学的核心部分。
由于力学本质上是研究物体宏观运动的,而宏观运动是人类唯一可以直接感知,因而更易理解的运动,所以由力学中首先发现的带有规律性的现象,后来被发现具有超出宏观运动意义的这种人类认识自然的无穷尽的过程,今后仍将继续不断。
力学又是为数极多的工程技术的基础学科。
在20世纪,出于工程技术发展的需要(顺便提一句,工程可以说无一例外地是宏观的),应用力学有空前的发展。
在力学理论的指导或支持下取得的工程技术成就不胜枚举。
最突出的有:以人类登月、建立空间站、航天飞机等为代表的航天技术;以速度超过5倍声速的军用飞机、起飞重量超过300t、尺寸达大半个足球场的民航机为代表的航空技术;以单机功率达百万千瓦的汽轮机组为代表的机械工业,可以在大风浪下安全作业的单台价值超过10亿美元的海上采油平台;以排水量达5×105t的超大型运输船和航速可达30多节、深潜达几百米的潜艇为代表的船舶工业;可以安全运行的原子能反应堆;在地震多发区建造高层建筑;正在陆上运输中起着越来越重要作用的高速列车,等等,甚至如两弹引爆的核心技术,也都是典型的力学问题。
爆炸动力学和爆炸学理论
爆炸动力学和爆炸学理论是研究爆炸现象的两大重要学科。
爆炸在现代社会中扮演着重要的角色,应用广泛,但同时也带来了许多风险和挑战。
的研究不但是为了更好地利用和控制爆炸的能量,也是为了保障人民生命财产安全,促进世界和平发展的重要切入点。
一、爆炸动力学的概念和研究内容爆炸动力学是一门研究射击、撞击、打击和各种异常燃烧产生爆炸的动力学现象学科。
它主要研究爆炸产生与发展的物理、化学、机械、热力学等基本理论,探讨爆炸波的传播规律,充分发挥爆炸的能量作用。
爆炸动力学主要包括以下几个方面的内容:1. 爆炸的物理机理要深入了解爆炸的物理机理,需要对爆炸前的物质状态及各种因素对爆炸的影响作深入研究。
例如,对于爆炸物质的组成和形态、物理性质、化学性质、着火点等方面的研究,对于较大爆炸事件的模拟研究,对于理论与实验的结合探讨等都能对爆炸物理机理的认识带来更深入的了解。
2. 爆炸波传播规律爆炸波是爆炸事件中的最早和最关键的现象之一。
研究爆炸波传播规律,除了自然界中的爆炸现象,还需要考虑工业爆炸事故中的各种变化和难以预测的因素。
爆炸波传播规律涉及到爆炸现象的机理、爆炸波的速度、形状等方面。
3. 爆炸产生的热学效应爆炸过程中,产生的热学效应往往会对周围的物体和人造成极大的危害。
因此,研究爆炸产生的热学效应也是爆炸动力学的重要方面之一。
4. 爆炸的材料学和力学特性研究爆炸所用的爆炸物质材料学和力学特性,是确定爆炸的危险性和影响范围的重要基础。
因此,对于爆炸物质的材料学和力学特性进行深入的探讨,对于保障人民生命财产安全具有重要的意义。
5. 爆炸防范和控制针对各种爆炸现象,在爆炸动力学的研究中,还包括爆炸防范和控制等技术寻求。
例如,在城市规划方面,规定某些爆炸物质不能放置在市区,使用某些安全爆炸物品等,这些措施增加了人们的安全感和生活质量。
二、爆炸学理论的概念和研究内容爆炸学理论是一门研究爆炸本质的科学,它综合了化学、物理、力学、机械工程、电子等多学科的知识,对爆炸中的化学反应机制、材料力学、爆炸特性及其应用进行了系统的研究。
爆炸模型的研究进展
爆炸模型的研究进展爆炸是一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程。
在此过程中,体系内的物质以极快的速度把其内部所含有的能量释放出来,转变成机械功、光和热等能量形态。
所以一旦失控,发生爆炸事故,就会产生巨大的破坏作用,爆炸发生破坏作用的根本原因是构成爆炸的体系内存有高压气体或在爆炸瞬间生成的高温高压气体或蒸汽的骤然膨胀。
爆炸体系和它周围的介质之间发生急剧的压力突变是爆炸的最重要特征,这种压力突跃变化也是产生爆炸破坏作用的直接原因。
按照爆炸的性质不同,爆炸可分为物理性爆炸、化学性爆炸和核爆炸,下面列举了几种常见的爆炸模型。
1蒸气云爆炸后果预测模型蒸气云爆炸后果的预测模型主要有树枝模型、物理模型和关系模型,其中关系模型比较方便应用从而得以广泛使用。
关系模型主要有TNT当量模型、多能法、Baker - Strehlow模型等。
1. 1 TNT当量模型蒸气云爆炸的能量用TNT当量描述,即将参与爆炸的可燃气体释放的能量折合为能释放相同能量的TNT炸药的量,这样就可以利用有关TNT 爆炸效应的实验数据预测蒸气云爆炸效应。
对于蒸气云,TNT当量模型的计算通常有以下几个步骤:(1) 确定蒸气云中可燃气体的质量。
比如,可以通过爆炸上、下限的等浓度线来确定可燃蒸气云的边界。
(2) 将可燃气体的质量与气体单位质量的燃烧热相乘,可得到蒸气云爆炸总的燃烧热。
(3) 总的燃烧热乘以一个当量系数得到实际的燃烧热,然后将这个实际的燃烧热除以TNT的燃烧热,就得到了TNT当量:式中,W TNT为可燃气体的TNT当量,kg; W f为蒸气云中可燃气体的质量,kg; a 为可燃气云的当量系数(一般取值为0. 01~0. 1 ,统计平均值为0. 04); Q f为可燃气体的燃烧热,MJ/ kg; Q TNT为TNT的爆炸热,一般取值为4.52 MJ / kg。
对于超压引起的伤害半径的计算可根据下式进行:式中, R 为伤害半径,m; Z 为比例距离,m/kg1/3;W TNT为可燃气体的TNT 当量,kg。
炸力学与冲击动力学
炸力学与冲击动力学炸力学和冲击动力学是两个重要的力学分支,它们研究爆炸和冲击现象在物体上产生的影响以及相关的力学规律。
本文将对炸力学和冲击动力学进行探讨,并介绍它们在实践中的应用。
一、炸力学炸力学是研究爆炸现象的力学学科,主要关注爆炸波的生成、传播和作用。
爆炸波是由能量释放突然而剧烈的化学反应产生,它以超音速向外传播,并带来压力和温度的突然升高。
炸力学研究爆炸波对物体的冲击力和热量的传递,以及如何有效地控制爆炸所带来的危害。
炸力学主要应用于军事、民用和工业领域。
在军事方面,炸力学研究爆炸对建筑、装甲和地面设施的破坏,并为军事防护提供参考。
在民用方面,炸力学用于研究炸药的性能和安全性,以及火灾和气体爆炸的防治措施。
在工业领域,炸力学应用于矿产资源开采、爆破工程和建筑拆除等领域,以提高工作效率并保护人员的安全。
二、冲击动力学冲击动力学是研究物体在碰撞或受到冲击时受力和变形的力学学科。
冲击动力学关注物体在高速碰撞或受到冲击时的能量转化和动力学行为。
冲击动力学研究物体的受力分布、应力与应变关系以及振动特性,以推导出物体在冲击下的响应和失效情况。
冲击动力学广泛应用于航空航天、交通运输和工程设计等领域。
在航空航天领域,冲击动力学用于研究飞行器的撞击和着陆情况,以评估其结构的强度和可靠性。
在交通运输领域,冲击动力学应用于汽车碰撞事故的研究和汽车安全设计。
在工程设计中,冲击动力学用于评估建筑、桥梁和机械设备在受到冲击时的稳定性和安全性。
三、炸力学与冲击动力学的联系炸力学和冲击动力学在某些方面具有相似性。
它们都涉及到能量的突然释放和物体的响应。
炸力学主要研究爆炸波的传播与作用,而冲击动力学主要研究物体的受力与变形。
然而,二者在研究对象和实际应用上还存在一些差异。
在爆炸现象中,能量的突然释放导致爆炸波的快速传播,从而对周围物体产生冲击力和热效应。
而在冲击现象中,物体之间的碰撞或冲击导致力的传递和动能的变化。
因此,炸力学更关注爆炸波的特性和对物体的影响,而冲击动力学则更关注物体之间的碰撞行为和力学响应。
爆炸力学讲义
爆炸力学讲义第一章绪论§1.1 爆炸力学的基本概念爆炸效应是多种多样的,包括物理、力学、化学等多个学科领域,如主要以力学的观点和方法来研究爆炸,则可称之为“爆炸力学”。
郑哲敏教授和朱兆祥教授提出:“爆炸力学是力学的一个分支,是主要研究爆炸的发生和发展规律以及爆炸的力学效应的应用和防护的学科”。
爆炸力学从力学角度研究化学爆炸、核爆炸、电爆炸、粒子束爆炸(也称辐射爆炸)、高速碰撞等能量突然释放或急剧转化的过程,以及由此产生的强冲击波(又称激波)、高速流动、大变形和破坏、抛掷等效应。
自然界的雷电、地震、火山爆发、陨石碰撞、星体爆发等现象也可用爆炸力学方法来研究。
爆炸力学是流体力学、固体力学和物理学、化学之间的一门交叉学科,在武器研制、交通运输和水利建设、矿藏开发、机械加工、安全生产等方面有广泛的应用。
§1.2 爆炸力学的发展历程人们知道利用爆炸能为自己服务已经有很长的历史了,可以说从炸药发明以后就开始了。
黑火药是我国古代四大发明之一,这在我国是家喻户晓的常识,但在西方国家却不这么认为。
丁儆教授在1980年参加美国国际烟火技术会议(IPS),在会上作报告述及中国发明火药和烟火技术的事实,引起许多欧美学者的惊异,因为西方教材中都说火药是英国的罗吉•培根(Roger Bacon)发明的,为了纠正西方的错误,丁儆教授回国后进行了中国古代火药和爆炸方面历史的研究,研究表明,大约在公元8世纪(唐朝),中国就出现了火药的原始配方,在十世纪已应用于军事,北宋初官修著的《武经总要》中记载有火炮、蒺藜火球和毒烟火球等几种实战武器的火药配方。
宋代周密揆在《葵辛杂记》中记载了火药产生的爆炸事故:“……守兵百余人皆糜碎无余,盈栋皆寸裂,或为炮风崩至十余里外。
”《宋史》记载元兵破静江时有:“……娄乃令所都人拥一火炮燃之,声如雷霆,震城土皆崩,烟气涨天外,兵多惊死者。
”火药的知识由阿拉伯人传入欧洲,直到十三世纪,英国人罗吉•培根才涉及火药的配方和应用,他的工作比中国人晚300~500年。
爆炸物理学
爆炸物理学爆炸物理学是研究爆炸现象及其产生的物理原理、规律、过程及应用的一门科学。
它是现代武器技术的重要基础,也是民用炸药工业、矿山工程、建筑工程等领域的理论基础。
本文从爆炸物理学的基本理论、爆炸波、冲击波、爆炸热和爆炸气体动力学等方面进行探讨。
一、爆炸物理学的基本理论爆炸物理学的研究对象是爆炸现象及其产生的物理原理、规律、过程及其应用。
其研究的基本理论包括爆炸的化学、物理、力学和热学原理。
其中,化学原理指的是发生爆炸的化学反应机理,包括热力学和动力学两个方面;物理原理指的是爆炸波、冲击波等物理现象的基本理论;力学原理是指物质在爆炸作用下的运动学和动力学规律;热学原理是指爆炸热的产生、传递和效应等基本理论。
二、爆炸波爆炸波是爆炸作用下产生的一种压缩波,是爆炸能量转换成动能和热能的产物。
爆炸波的形成有很多原因,其中最主要的是化学反应的爆炸性质。
根据作用方式的不同,爆炸波可分为三种类型:冲击波、球形波和平面波。
冲击波:由于爆炸产生的巨大能量,使空气迅速加热膨胀,从而使空气前沿向外扩展。
扩展到较远处时,空气将产生一定压力,推动空气前沿继续扩散,形成冲击波。
冲击波是利用爆炸波的特性进行物体破坏的主要形式之一。
球形波:一般是由于爆炸产生的能量在固体或液体中快速释放而形成的球形波。
通常情况下,球形波的速度比较慢,但它的作用面积却很大。
由于球形波的存在,往往会引起物体的变形或破坏,甚至产生爆炸。
平面波:平面波是指在均匀介质中,以平面形式传播的爆炸波。
平面波的特点是波前平坦、平行、垂直于传播方向,而且它的能量密度和车速与神经元的距离成反比例函数关系。
三、冲击波冲击波是爆炸波中能量传递最为强烈的一种波,在爆炸现象中起着至关重要的作用。
冲击波的作用可以分为两类:一个是物理作用,即冲击波对物体进行破坏;另一个是化学作用,即冲击波对化学反应产生促进作用。
冲击波作用下的物体破坏一般有以下几种形式:1.爆炸振动。
在爆炸波作用下,如果物体能够自由振动,那么这些振动将以一个特定的频率与爆炸波的频率产生共振,使物体产生过度振荡激励,从而导致物体疲劳损伤。
力学的创新案例
力学的创新案例力学是物理学中的一个重要分支,涉及到物体的运动、力的作用、能量的转化等基本问题。
在过去几百年中,许多科学家和工程师都致力于创新力学理论和应用技术,推动了人类的科技进步。
以下是几个力学领域的创新案例:1. 爆炸动力学:爆炸动力学是研究爆炸现象的科学,对于军事、矿业、石油等领域都有重要的应用价值。
20世纪50年代,美国科学家约翰·冯·诺伊曼和尤金·温格特发明了计算机模拟爆炸的方法,大大推动了爆炸动力学的研究和应用。
2. 超材料:超材料是一种具有特殊物理性质的材料,可以用于制造隐形衣、超级透镜等高科技产品。
2016年,英国伯明翰大学的科学家发明了一种新型超材料,可以将声波和机械振动转化为电信号,有望应用于智能传感器和人工听力等领域。
3. 量子力学:量子力学是研究微观粒子行为的科学,对于电子、原子、分子等领域都有广泛的应用。
20世纪初,德国物理学家马克斯·波恩发现了量子力学中的波粒二象性,为现代物理学的发展奠定了基础。
近年来,量子计算和量子通信等技术也得到了快速发展,有望在未来推动信息科技的革命。
4. 机器人学:机器人学是研究机器人设计、控制、感知和学习等问题的科学。
21世纪初,美国麻省理工学院的科学家开发出了一个名为“Atlas”的人形机器人,具有高度的移动性和灵活性,可以在复杂环境中执行多种任务。
这种机器人在救援、制造业等领域都有广泛的应用前景。
这些案例展示了力学领域的创新成果和应用价值,也体现了人类科技进步的不断推动和拓展。
在未来,力学领域还将面临更多的挑战和机遇,需要科学家和工程师们不断努力创新,为人类社会的发展做出更大的贡献。
爆炸动力学的应用领域及发展趋势
爆炸动力学的应用领域及发展趋势爆炸动力学作为一门交叉学科,研究的是爆炸过程中物质的行为及其对周围环境的影响。
它广泛应用于军事、能源、工业、环境等领域,形成了独特的应用体系。
目前,爆炸动力学正处于不断发展壮大的阶段,以下将在这些方面进行详细阐述,以期对相关研究人员提供指导意义。
首先,军事领域是爆炸动力学的重要应用领域之一。
爆炸动力学可用于军事武器的设计与改进,以提高其杀伤力和毁伤范围。
通过深入研究弹药的爆炸行为,可以优化弹头设计、改进燃料组合和控制爆炸产物的释放速度,从而提高武器的性能和战场效能。
同时,爆炸动力学在军事防护工程中也有广泛应用,用于评估装甲车辆、建筑物和特种设备对爆炸波及冲击波的抵抗能力,以保障军事人员的生命安全。
其次,能源领域也是爆炸动力学的重要应用领域之一。
通过研究燃烧、爆炸和火灾的基本原理,可以优化能源的利用方式,提高能源转换效率和节能减排。
例如,在石油工业中,通过研究油气井爆炸的机理,可以预测和防止井口喷火事故的发生;在煤矿行业中,通过研究煤尘爆炸的规律,可以制定有效的安全措施,减少矿井事故的发生。
此外,爆炸动力学在新能源领域也有应用潜力,如氢能源的安全研究和储能技术的开发等。
再次,工业领域也是爆炸动力学的重要应用领域之一。
爆炸动力学可以应用于化工、石化、冶金、建筑等工业部门,用于评估和预防爆炸事故。
通过研究化学反应的爆炸性质和爆炸过程的动力学特征,可以制定合理的安全操作规程和爆炸防护设计,降低工业生产中爆炸事故的概率和损失程度。
此外,爆炸动力学在工程爆破领域也有广泛应用,用于矿山开采、大型建筑物拆除和地质勘探等领域。
最后,环境领域也是爆炸动力学的重要应用领域之一。
随着城市化进程的加快和化工、军工、交通等行业的发展,爆炸事故对环境造成的污染和破坏日益引起人们的关注。
通过研究爆炸事故的溯源和扩散规律,可以预测事故对环境的影响范围和程度,为环境保护和应急响应提供科学依据。
同时,爆炸动力学在气象学中也有一定的应用,如气象雷达中的闪电探测、深空探测器中的撞击检测等。
物理学学术研究的前沿进展
物理学学术研究的前沿进展物理学作为自然科学中最基础的一门学科,一直以来都在推动着人类社会的发展。
近年来,物理学学术研究的前沿进展不断涌现,为我们提供了更多理解自然现象、探索宇宙奥秘的途径。
本文将围绕物理学学术研究的当前状况、前沿进展、研究方法和未来趋势等方面进行探讨。
一、当前状况目前,物理学学术研究已经取得了许多重要成果,包括量子力学、相对论、宇宙学等方面的突破。
这些成果不仅在基础理论方面取得了重大进展,而且在应用领域也取得了显著成效,如信息技术、能源开发、医学诊断等。
同时,物理学学术研究也在不断地与其他学科交叉融合,形成了一系列新兴学科,如凝聚态物理、生物物理、天文物理等,为人类认识自然提供了更广阔的视角。
二、前沿进展1.量子计算与量子通信量子力学是物理学中最基本的概念之一,它为我们提供了全新的信息处理方式。
近年来,量子计算和量子通信领域的研究取得了重大突破,实现了量子比特的操作和传输,为未来的信息时代提供了新的可能。
这些研究成果不仅在理论上具有重要意义,而且在技术上也有着广泛的应用前景,如密码学、化学模拟、优化问题等。
2.引力波探测引力波是爱因斯坦广义相对论的一个重要预言。
近年来,引力波探测技术取得了重大进展,首次直接探测到了引力波信号,为我们揭示了宇宙中一种全新的物质运动形式。
这一成果不仅在物理学领域具有里程碑式的意义,而且在天文学、宇宙学等领域也产生了深远的影响。
未来,引力波探测技术有望为我们揭示更多宇宙奥秘,如黑洞合并、宇宙大爆炸等。
3.物质微观结构研究凝聚态物理是物理学中一个重要的分支,它主要研究物质的微观结构、性质和相互作用。
近年来,随着实验技术的进步,我们能够更加精确地探测物质的微观结构,如超导材料、磁性材料、半导体材料等。
这些研究成果不仅有助于我们更好地理解物质的本质,而且也为新型材料的设计和制备提供了新的思路。
三、研究方法物理学学术研究的方法多种多样,包括实验、理论推导、数值模拟等。
新型炸药技术的研究进展
新型炸药技术的研究进展自人类学会了利用火药以来,炸药一直在人类的文明进程中扮演着重要的角色。
然而,在现代社会中,传统炸药的使用越来越受到限制,因为它们可能会对环境和人类健康造成不利影响。
为了克服这些限制,炸药科学家们一直在致力于开发新型的炸药技术。
近年来,在新材料、新技术和新思维的支持下,新型炸药技术研究取得了一系列重要进展。
一、纳米炸药的研究纳米炸药是指以纳米级别的材料作为燃料或氧化剂来构成的高效能炸药。
纳米级材料具有特殊的物理化学特性,具有更高的活性表面积、更高的化学反应速度和更好的燃烧性能,因此纳米炸药被认为是一种具有潜在应用价值的新型炸药。
在近年来的研究中,科学家们已经成功地制备了很多种类别的纳米级炸药。
例如,长石状的铝烷燃料被包裹在金属氧化物以及可溶性聚合物的核壳结构中,从而形成了一种高能量的纳米铝氧化物燃料。
此外,研究人员还发现,使用奈米铝作为反应剂比传统的全铝反应剂燃烧温度更高,仅有10微米厚度的奈米铝片即可在短时间内生成大量的热释放。
这些发现为纳米级燃料的应用提供了新的思路。
二、微观反应行为的研究研究新型炸药的微观反应行为,有助于我们更深层次的理解它们的燃烧、爆炸机制,从而为改进炸药性能和安全性提供科学依据。
通过研究炸药粒子间的相互作用,研究人员发现,吸附和解吸等表面反应是影响炸药性能的关键过程之一。
此外,衍射技术给出的弥散图样可以用来分析燃气产物的分布、温度分布等信息,深化了我们对于炸药的基本机理的认识。
三、基于计算机模拟的研究计算机模拟已经成为炸药性能研究的强有力的工具。
因为这种方法既避免了实验过程中对环境及人员的安全风险,又缩短了研究周期和成本。
计算机模拟能够模拟炸药在不同条件下的燃烧特性,如在极端热或压环境下等。
通过精密的模拟,研究者们不但揭示了炸药的分子结构与反应机理,并演示出各种反应的分子图像与质子分布情况,同时更准确地预测了爆炸的温度、压力、产生燃烧产物的种类和含量等参数。
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“爆炸力学的进展与前沿”——香山科学会议综述爆炸力学是研究爆炸的发生和发展规律以及爆炸的力学效应的利用和防护的学科。
中国在爆炸力学的建立和发展过程中,发挥了奠基性的作用,同时为我国国防建设和国民经济发展做出了卓越的贡献。
在重大需求和科学探索好奇心的双重驱动下,爆炸力学的内涵不断丰富,从传统的以化学爆炸、核爆炸和穿破甲为主要研究对象,逐步拓展到对电爆炸、粒子束爆炸(也称辐射爆炸)、高速碰撞等能量突然释放或急剧转化的过程进行研究。
自然界的雷电、地震、火山爆发、陨石碰撞、星体爆发等现象也可以采用爆炸力学方法来解释。
与此同时,爆炸力学的应用领域除了经典的武器效应与防护工程外,在先进材料加工技术、灾害预测与控制、基础设施建设,乃至宇宙探索等方面都扮演着重要的角色。
为深化和发展爆炸力学的理论和研究方法,拓展爆炸力学的应用领域,促进我国爆炸力学的发展战略和行动指南的制定,保持我国爆炸力学学科在国际上的竞争能力,第460次香山科学会议以“爆炸力学的进展与前沿”为主题,于2013年5月10—11日在北京香山饭店召开。
郑哲敏研究员、白以龙研究员、孙承纬研究员、周丰峻研究员、杨秀敏高级工程师为此次会议的执行主席。
来自国家自然科学基金委员会、中科院力学所、中科院物理所、中科院国家天文台、中国工程物理研究院一所、四所、九所、总参工程兵三所、四所、西北核技术研究所、兵器204所、北京理工大学、清华大学、中国科技大学、大连理工大学、解放军理工大学、宁波大学等单位多学科、跨领域的专家学者共40余人,出席了此次会议。
会议邀请白以龙研究员作了题为“使我困惑的几个与爆炸力学相关的科学问题”的主题评述报告,探讨了爆炸力学领域的几个重要的基本问题,即:材料在高应变率下出现的“热硬化”是表观现象,反映了材料应变率效应的声机制、热机制在高应变率下的转换;失效波(failure wave)与现有应力波的特征不合,可能不是应力波,而只是失效区扩展的前阵面;爆轰中常见的C-J条件,可以推广到介质损伤、破坏等物理过程的描述等;地震是一类“力学爆炸”,虽然包含连续分叉和损伤局部化等复杂因素和过程,但可能有确定的力学前兆。
主题评述报告开阔了与会人员的思路,引起了对爆炸力学基本理论完备性、研究方法发展方向的思考与争鸣。
会议围绕“爆炸力学方法及学科交叉”、“爆炸力学的理论、实验与数值模拟技术进展”、“爆炸力学的应用与发展”、“材料/结构的动态力学行为研究进展”等中心议题,邀请了24个学术报告。
会议系统展示了我国爆炸力学领域的主要进展,显示出爆炸力学学科强劲的生命力,提出了爆炸力学存在的理论和方法上的重大难题及生长点,倡导了爆炸力学与其它学科的交叉与融合。
同时,会议还研讨了制约我国爆炸力学发展的体制和机制问题,以及应对的策略。
中心议题“爆炸力学方法及学科交叉”的报告中分别介绍了真实空气爆炸冲击波反射及其工程应用情况;展示了不同类型爆炸、不同加载条件区域中,流体弹塑性模型具有的广泛而深刻的描述能力;介绍了引力动力学在天文学中的应用,如测量系外行星、黑洞、星系的质量和空间分布,揭示它们的形成历史和起源等。
在“爆炸力学的理论、实验与数值模拟技术进展”中心议题,主要有“磁驱动等熵加载技术及其加载下材料动力学性能研究进展”、“流体弹塑性理论及其在核爆与穿破甲中的应用”、“泡沫金属冲击响应的多尺度模拟和一种新的率敏感性机理”、沫铝材料在冲击加载下坍塌失稳界面的扩展、含能材料多尺度动力学行为和点火起爆响应特性等、引起了广泛的兴趣和深入的讨论。
围绕“爆炸力学应用与发展”中心议题,共有“超高速碰撞产生的电磁辐射”、“防护结构抗侵彻计算研究进展”、“爆轰驱动问题的数值模拟研究”、“大型桥梁抗船舶碰撞防护技术研究”、“钨纤维增强Zr基金属玻璃复合材料长杆弹侵彻Q235钢靶试验研究”、“爆炸加工技术的新进展”和“拆除爆破技术进展及存在的问题”等7个报告。
内容涵盖了武器效应、防护工程、爆炸加工、爆破工程等技术领域的新理论、新方法和新进展。
在“材料/结构的动态力学行为研究进展”中心议题,会议安排了“大块非晶合金:涌现的材料不稳定现象”、“冲击相变的研究进展”、“汽车碰撞安全和人体碰撞保护中的冲击力学前沿问题”、“卸载波在冲击碎裂过程中的作用”、“爆炸激波管改进及在飞行器研制中的应用”、“激光冲击强化的力学效应与机理”等6个报告。
两天的会议,围绕爆炸力学的学科前沿问题、应用技术以及新发展方向,进行了深入的交流与热烈的讨论,在如下几个方面形成共识性的意见和建议:1.材料动态力学行为研究是爆炸力学发展的基础,应当重点关注和优先支持。
此次会议上,材料对象,从传统的各类合金钢、岩土等拓展到了非晶材料、单晶材料、散体体系材料、复合材料、含能材料、智能材料、生物材料等;加载特征,从传统的爆轰驱动和高速碰撞条件,拓展到了超高速撞击、等熵加载、强激光冲击加载等;研究的关注点,从传统的确定本构关系和状态方程,拓展到了更加深入的物理过程,如相变、塑性变形、损伤、失稳、碎裂、灾变等。
各种新的材料体系在更加极端的加载条件下展现出了丰富而有趣的现象,其物理机制的解释,有待更加精细的观察和测量。
从爆炸力学学科的建立和发展历程来看,材料动力学行为研究是爆炸力学效应分析的前提,是爆炸力学理论和思想突破的主要源泉。
同时,它孕育着爆炸力学应用的新技术方向。
2. 武器效应仍然是爆炸力学发展的主要牵引力。
同时,爆炸力学在地质灾害、先进加工工艺、交通安全、空间碎片防护、行星撞击与探测等领域显现出强大的发展潜力,是爆炸力学应用拓展的主要方向。
目前看来,各类先进战斗部,以及与之抗衡的各类防护技术,是爆炸力学应用最为活跃的分支,也是学科发展最主要的推动力。
会议围绕钻地武器的结构、装药、弹道、侵彻速度和侵彻介质的影响、爆轰波及其爆轰产物的效应等方面展开了充分的讨论。
会议认为,武器效应的研究,应继续发挥带动学科进步的目的,并加强与气动力学、化学反应动力学等学科的交叉与结合,在提高武器效应与防护技术水平的同时,丰富爆炸力学的内涵和手段。
此次会议上,关于爆炸力学在国民经济和社会发展中的应用,除了相对经典的爆炸加工、爆破工程以外,地质灾害的预警与防治、材料加工工艺、汽车的安全防护、航天器空间碎片防护、行星撞击等问题,呈现了快速的发展态势,并引起与会专家的高度兴趣。
爆炸与高速碰撞等是高能量释放率的过程,如何规避其危险,利用其优势,极具挑战性。
真正做到对爆炸与冲击效应的驾驭,将会为相关工程领域的发展提供全新的思路和办法。
上世纪中后期,我国自主发展的爆炸成形技术、爆炸清淤筑堤技术等为此类工作的发展提供了典范。
3. 爆炸力学还需要进一步发现、提炼、认清重大科学问题。
此次会议上提出,地震作为地层内储藏的巨量变形能的快速释放过程,可以看作与核爆、化爆、电磁爆炸并列的一种爆炸,不妨称之为“力学爆炸”。
与传统爆炸不同,其启动时刻、释放方式与效应具有强烈的不确定性。
这些不确定性又主要源于地层储能的大尺度、非均匀和介质力学性能的随机分布。
能否基于统计、分叉、局部化、灾变理论的引入,获取具有一定鲁棒性的前兆特征?这是充满魅力的、对力学经典研究思想的挑战。
4. 爆炸力学的学科发展,离不开原始创新的重大装置。
这是提出前沿问题、解决重大问题、验证现有理论和计算软件的基本要求。
总体来看,我国从事爆炸力学研究的相关单位,已经形成了相对完备的实验装置和测试仪器,从加载能力到各种响应测试的精度来,基本上与国际先进水平同步。
一些新型的加载和测试技术,如等熵压缩驱动、强激光加载、自由表面质点速度测量、瞬态温度测量等,近年来都有了长足的发展。
但是,应该看到我国爆炸力学实验装置与测试技术,仍然处于模仿、跟踪和局部创新的阶段。
如何针对爆炸力学的重大应用和学科前沿,发展新原理的实验和测试技术构成了实验爆炸力学的主要挑战。
在实验装置上,主要的趋势应该是更加极端和更加复杂条件的营造。
在测试技术上,应该更快吸收光电等技术领域的新进展,发展更高时、空分辨力的,多物理场综合测试手段。
5. 爆炸力学的发展和应用,需要建立起我国自己的能够解决复杂问题的大型软件和大的数据库。
软件的研制必须以可靠的物理模型和先进的算法为基础,但应该更加重视验证和确认的问题(Verification and Validation)。
由于爆炸现象及其效应的强非线性和瞬时特征,数值模拟成为了爆炸力学定量化研究的主要手段之一,也是爆炸力学应用领域提高研制水平和效率的关键。
爆炸力学软件,可以分为两大类:一是满足工程研制需要的大型计算软件,以较强的通用性和稳定性、较全面的物理模型和算法、较便捷的用户界面等为特征;二是满足爆炸力学基本问题研究需要的计算软件,以揭示基本的物理现象和规律为目标,以多尺度、多物理场计算方法为主要内涵。
对于科学研究软件而言,目前的重点在于算法的发展,以弥补基于第一性原理计算、分子动力学方法在时间/空间尺度上与宏观尺度的鸿沟。
各种粗粒化方法、宏微观界面连接技术、多时间步长方法等是研究的热点。
应该注意到,物理模型库、材料参数库、实验效应数据库的建立与共享,对于我国爆炸力学软件的进步,将会起到决定性的作用。
相关数据库的建立,一方面,为算法和软件的改进提供了方向;另一方面,它们是各类软件的验证和确认的基础。
在这个关键的问题上,由于体制、机制、保密等方面的限制,发展前景不容乐观,这势必会导致大量的人力、物力浪费,以及学科和工程技术发展的迟滞。
会议建议,由中国科学院力学研究所联合中国力学学会及相关单位,建立起我国爆炸力学的发展论坛,实现研究思想、科学软件、实验现象和数据、实验装置的共享。
在此基础上,形成重大的、有望解决和实现的科学问题、科学装置和科学软件计划,凝聚力量,在国家有关部门的支持下,推动爆炸力学学科的整体发展和进步。