爆炸力学
爆炸力学
三一文库（）/初中三年级〔爆炸力学[1]〕爆炸力学是力学的一个分支，它主要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。
它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。
爆炸力学的形成和发展中国在八世纪的中唐时期，已有火药的原始配方。
在十世纪的宋代初期，开始以火药制作火箭火炮，用于军事。
17世纪明代的宋应星已经明确指出：火药可按配方不同用于“直击”(发射)或“爆击”(爆炸)，并且说明火药爆炸时“虚空静气受冲击而开”，科学地描述了爆炸在空气中形成冲击波的现象。
大约在14世纪，火药传入欧洲，首先在军事上得到广泛应用。
17世纪匈牙利开始有火药用于开矿的记载。
19世纪中叶开始，欧美各国大力发展铁路建设和采矿事业，大量使用黑火药，工程师们总结出工程爆破药量计算的许多经验公式。
1846年硝化甘油发明后，瑞典化学家诺贝尔制成几种安全混合炸药，并在1865年发明雷管引爆猛炸药，实现了威力巨大的高速爆轰，从此开创了炸药应用的新时代，并且促进了冲击波(即激波)和爆轰波的理论研究。
英国工程师兰金和法国炮兵军官许贡纽研究了冲击波的性质，后者又完整地解决了冲击载荷下杆中弹性波传播问题。
查普曼和儒盖各自独立地创立了平稳自持爆轰理论，后者还写出第一本爆炸力学著作《炸药的力学》。
第二次世界大战期间，爆炸的力学效应问题由于战事的需要引起许多著名科学家的重视。
泰勒研究了炸药作用下弹壳的变形和飞散，并首先用不可压缩流体模型，研究锥形罩空心药柱形成的金属射流及其对装甲的侵彻作用。
爆炸力学讲义
爆炸力学讲义1. 引言爆炸力学是研究爆炸现象及其背后的物理和化学原理的科学领域。
本讲义将介绍爆炸力学的基本概念、原理和应用，以帮助读者更好地理解和应对与爆炸相关的问题。
2. 爆炸基础知识2.1 爆炸定义爆炸是指在一定条件下，物质内部能量迅速释放并产生剧烈的火焰、光亮、声响和气体冲击波等现象。
它是一种极为复杂的物理过程，涉及能量转换、物质相变和反应动力学等多个方面。
2.2 爆轰与爆燃在爆炸中，有两个重要概念需要区分：爆轰和爆燃。
爆轰是指在超声速下，火焰由点火源向未点火区域传播，并产生可见的冲击波。
而爆燃则是指火焰以亚声速蔓延，并没有明显的冲击波。
2.3 爆速与传播方式爆速是指爆炸波传播的速度。
根据传播方式的不同，爆速可以分为两种类型：很快爆速和相对较慢的爆速。
其中，很快爆速通常用于高爆炸物，而相对较慢的爆速通常用于低爆炸物。
3. 爆炸物理学3.1 爆炸能量在一个完整的化学反应中，反应物与产物之间的能量差称为焓变。
当焓变为负值时，反应释放出能量；当焓变为正值时，反应吸收能量。
在爆炸中，焓变通常为负值，因此释放出大量能量。
3.2 燃烧过程在一个典型的固体燃料中，可分为三个阶段：引燃、扩展和消耗。
引燃阶段是指点火源接触到固体表面并引发可燃物质开始氧化反应；扩展阶段是指火焰从点火源向周围蔓延；消耗阶段是指可燃物质被完全消耗。
3.3 爆轰过程在一个典型的气体爆炸中，可分为四个阶段：压缩、点火、爆轰和扩展。
压缩阶段是指气体被压缩到一定程度；点火阶段是指点火源引发气体燃烧；爆轰阶段是指反应物快速释放能量，并形成冲击波；扩展阶段是指冲击波向周围传播。
4. 爆炸力学应用4.1 爆炸物品安全处理由于爆炸物品可能对人员和环境造成严重伤害，因此安全处理是至关重要的。
包括合理储存、运输和处理爆炸物品的规范，以及采取适当的安全措施来减少事故风险。
4.2 爆破工程爆破工程广泛应用于采矿、建筑和拆除等领域。
通过控制爆炸能量的释放方式和方向，可以实现精确的地质勘探、岩土工程处理和建筑拆除等目标。
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。
《爆炸力学》教学大纲
《爆炸力学》教学大纲《爆炸力学》教学大纲一、课程的性质和任务课程中文名称：爆炸力学课程英文名称：Explosive dynamics课程代码：课程类别：限修课程学分：2.5课程学时：46授课对象：工程力学专业前导课程：材料力学、弹塑性力学、炸药理论、爆轰理论二、教学目的《爆炸力学》是工程力学专业、爆破方向的专业基础课。
学习本课程的目的，主要是了解和掌握炸药爆炸后爆炸波在空气、水、岩石等不同介质中转播和衰减规律以及爆炸作用下介质特别是金属、岩石等固体介质的运动、破裂情况。
通过本课程的学习，一方面可以加深学生对爆破作用本质的理解，为工作后正确地进行爆破设计工作打下坚实的理论基础。
另外，《爆炸力学》还是学习其他爆破专业知识如爆破设计、爆破拆除、爆炸加工等爆破技术的理论基础，只有掌握了爆炸力学的基本理论才能够正确理解各种爆破技术的原理。
三、教学基本要求第1章绪论1.1 爆炸的基本概念1.2 爆炸力学的发展简史1.3 爆炸力学的研究任务与内容1.4 爆炸力学的研究方法基本要求：了解爆炸的基本概念、爆炸力学的发展、研究任务和研究方法。
重点与难点：爆炸的概念，学习爆炸力学的目的和任务。
第2章固体中的应力波2.1 弹性波的基本方程2.2 无限介质中的弹性波2.3 波的叠加2.4 弹性波转播中的边界效应2.5 动量的转移2.6 边界上非平面波的发展2.7 拐角应力2.8 剥落破裂2.9 冲击波的概念，应力波按应力大小的分类基本要求：掌握弹性应力波传播的基本性质；掌握应力波的叠加原理以及弹性应力波在不同介质边界的作用情况；了解应力波运动过程中动量的转移、拐角破裂以及剥落破裂的机理。
重点与难点：应力波的基本性质；应力波的叠加、应力波与边界的作用和应力波的拐角破裂现象。
第3章爆炸及其在介质中的效应3.1 爆炸问题的表述3.2 气体爆轰产物的喷流3.3 接触爆炸产生的载荷3.4 临近爆炸产生的载荷3.5 介质中的爆炸效应基本要求：了解炸药爆炸后所涉及问题的类型；掌握炸药爆炸后气体的喷流图像以及炸药在空气、水、金属介质的初始参数；了解炸药与物体接触爆炸、临近爆炸的载荷计算计算方法。
爆炸力学几个概念理解
图2 冲击波在斜匹上的规则反射和Mach反射
（2）孔状壁面（气固/气液/柔性丝网等）。能量分别
传给了气体和固体 /液体颗粒或液滴内部，激波在界面 颗粒或液滴和气体有相对运动，存在相变、阻力和传 热等现象。
反射、透射等，界面内部介质被压缩，气体也被压缩。
图2 冲击波在液滴表面Mach反射和透射
（3）波状壁（粗糙度、开有台阶壁面等）。如果是刚
高密度介质到低 密度介质，类似 于水下发射
爆源的能量输出
冲击波的能量 就是冲激波后 气体总能
爆源种类：
爆炸现象主要特征：
energy transfer），典型非定常过程 波（冲击波、应力波）及其传播现象：非定常 （2）冲击波：数学上间断，CFD连续解逼近， （3）冲击波能量：内能 + 动能 （4）冲击波破坏作用：超压、冲量
（ 9 ）热力学平衡：平动、转动和振动、电子激发均
处于平衡（等离子体则处于热力学非平衡，二温度模
型、三温度模型，对应振动、振动/电子能量方程）
（10）湍流和燃烧相互作用：激波后的气流速度高，
流动特征时间短，和处于化学非平衡状态特征时间相
同量级，Da数~1 （11）两相反应流场尺度更多：包括气相湍流尺度、 化学反应尺度、颗粒/液滴尺度
爆炸力学几个概念理解
徐 胜 利 清华大学航天航空学院 2015年7月22日
正确地理解概念是进入某一领域的 前提，只有对专门领域做过一定的 研究并有自己的理解和思考才能将 概念表述的深入浅出
爆炸的理解
从爆源、介质和目标的角度理解爆炸
低密度介质到 高密度介质， 类似于钻地弹 化学反应可以释放出来的能量，能量释放多少和反应当 地条件（等压、等容有关），热量不是热力学参数
爆炸力学及爆轰波传播规律
爆炸物质的过程，通常伴随着火焰、气体和压力的突然释放。爆炸力学涉及到爆炸的产生、传播和影响。
爆炸的产生可以通过化学反应、核反应或物理碰撞等方式触发。当产生足够大的能量储备并达到爆炸的分解速率时，就会引发爆炸现象。爆炸的传播可以分为两个阶段：初始爆炸和爆轰波的传播。
爆轰波的传播规律可以用爆轰波方程来描述。爆轰波方程是一个非线性偏微分方程，用来描述爆轰波的传播和演化。爆轰波方程包含了涡街、震荡等复杂的流体力学现象，解析解通常很难得到。因此，研究人员通常使用数值方法来模拟爆轰波的传播。
爆轰波的传播规律对于爆炸安全和防护具有重要意义。了解爆轰波的传播速度和能量分布，可以帮助我们设计更安全的建筑物和设施，以减少爆炸事故的发生和损失。此外，爆轰波的传播规律在军事应用中也很重要，可以帮助我们制定更有效的战略和战术。
在初始爆炸阶段，能量迅速释放，产生高温、高压和大量气体。这个阶段的爆炸过程主要由爆炸装置和引信的设计所确定。爆炸装置通常由炸药和引爆装置组成，炸药的选择和组合决定了爆炸的威力和特性。引信负责在合适的时间点将能量传递到炸药中，以触发爆炸。
在爆轰波的传播阶段，高温、高压的爆轰波以超声速传播。爆轰波是由大量燃烧产生的热能和压力释放而形成的压缩气体波。爆轰波的传播方向由爆炸的起始点决定，通常以球面或柱形向外扩散。爆轰波传播的速度取决于介质的性质、密度和压力梯度等因素。
尽管爆炸是一种破坏性的现象，但我们可以通过深入研究爆炸力学和爆轰波的传播规律来控制和利用它们。爆炸力学的应用领域广泛，例如军事、民用工程、矿井、石油和天然气开采等。通过深入理解爆炸力学和爆轰波的传播规律，我们可以更好地保护人民的生命和财产安全，同时也能推动科学技术的发展和进步。
爆炸力学载荷加载方式
爆炸力学载荷加载方式爆炸力学载荷加载方式是指在爆炸装置引爆后，其释放的巨大能量通过不同的传递方式对周围环境施加力和压力的过程。
这种加载方式可以用来研究和模拟爆炸对建筑物、结构物、材料等的破坏和影响。
在爆炸力学中，常见的载荷加载方式主要有冲击波荷载、气体冲击荷载和碎片荷载。
冲击波荷载是爆炸物体爆炸产生的冲击波作用在物体表面的力。
冲击波通过介质媒体的传播，以高速和高压的形式冲击物体表面，从而产生破坏。
冲击波荷载可以通过数学模型和实验模拟来研究。
数学模型通常使用爆轰理论、气体动力学和流体力学等来描述冲击波的传播规律和力学特性。
实验模拟常用的方法包括冲击试验、爆炸试验和数值模拟等。
气体冲击荷载是爆炸产生的气体流动对物体施加的力和压力。
爆炸产生的高温气体膨胀、加速和冲击作用在物体上，造成物体的破坏和形变。
气体冲击荷载的大小与爆炸装置的能量、距离和环境介质等因素有关。
对于气体冲击荷载的研究，常用的方法包括气体动力学模型和计算流体动力学模拟。
这些方法可以计算和预测物体受到的气体流动冲击荷载。
碎片荷载是爆炸产生的破片对物体施加的力和压力。
在爆炸中，装置和周围环境的物体会发生碎裂和飞散，形成大量的碎片。
这些碎片具有高速和高能量，对周围的物体产生破坏和伤害。
研究和模拟碎片荷载的方法主要包括碎片实验、数值模拟以及傅里叶分析等。
这些方法可以测量和分析碎片的速度、质量和分布规律，从而预测物体受到的碎片荷载。
总之，爆炸力学载荷加载方式是研究爆炸对物体破坏和影响的重要手段。
通过对冲击波荷载、气体冲击荷载和碎片荷载的研究，可以更好地理解和评估爆炸事件对人类和环境的影响，为防爆研究和应急管理提供依据。
爆炸力学基础往年试卷
爆炸力学基础往年试卷先说说这试卷的题型吧。
选择题就像是一个个小陷阱，看似简单，实则暗藏玄机。
有些选项乍一看挺靠谱，可仔细一琢磨，原来是个迷惑项，专门等着咱一不小心就掉进去呢。
就好比有一道题问爆炸的分类，那几个选项里，有的分类标准稍微一变，就完全不是那么回事儿了。
所以做选择题的时候，可得瞪大了眼睛，千万别被那些“小妖精”给迷惑喽。
再看看填空题。
这就像是知识拼图，每个空都是一块拼图碎片，得把咱们学过的那些知识点准确无误地填进去，才能让这幅知识画卷完整。
比如说填一些爆炸参数的数值范围，这就要求咱们对那些数据记得滚瓜烂熟，不然就只能干瞪眼啦。
有时候一个小小的数字填错了，那感觉就像拼图拼错了一块，整个画面都变得怪怪的。
计算题那可就是重头戏啦！这就好比是一场激烈的战斗，要和那些复杂的公式、数据来一场较量。
有些计算题涉及到爆炸能量的计算，那公式一堆，各种参数错综复杂。
咱得像个精明的指挥官一样，有条不紊地分析题目，把每个参数都找对地方，然后再小心翼翼地按照公式一步步计算。
一个小数点的失误，都可能让结果相差十万八千里，那可就前功尽弃啦。
还有简答题和论述题，这就像是在考验咱们的“口才”和思维能力。
简答题得简洁明了地把关键知识点说清楚，就像给老师快速汇报军情一样，不能拖泥带水。
论述题则更像是一场学术演讲，得有条有理地把自己的观点阐述出来，还要结合相关的知识进行分析。
有时候感觉自己明明知道一些东西，可就是不知道怎么组织语言，这时候就有点像茶壶里煮饺子——有货倒不出啦。
回顾这些往年试卷，其实它们就像是咱们学习路上的一面镜子，能让咱们清楚地看到自己哪里学得好，哪里还存在不足。
通过做这些试卷，咱们可以不断地查漏补缺，让自己对爆炸力学基础的知识掌握得更加扎实。
所以啊，小伙伴们，别把这些往年试卷当成是洪水猛兽，而是要把它们当成是咱们进步的阶梯。
认真对待每一道题，从中学到知识，总结经验，相信咱们在爆炸力学的学习道路上一定会越走越顺哒！。
爆炸力学讲义
爆炸力学讲义1. 引言爆炸力学是研究爆炸过程中能量释放、物体运动和损伤效应的学科。
它涉及多个领域，如物理学、化学、工程力学等，对于爆炸事故的预防和安全防护具有重要意义。
本讲义将全面介绍爆炸力学的基本概念、原理和应用。
2. 爆炸的定义与分类爆炸是指物质在极短时间内迅速释放大量能量，并引起剧烈的声、光和冲击波等现象。
根据爆炸产生的能量形式，可将其分为化学爆炸、核爆炸和物理爆轰三类。
2.1 化学爆炸化学爆炸是指由于化学反应放出大量能量而引起的爆炸现象。
常见的化学爆炸包括火药、TNT等。
其产生过程可分为初期点火阶段、中期传播阶段和末期消耗阶段。
2.2 核爆炸核爆炸是指由核裂变或核聚变引起的爆炸现象。
核爆炸释放的能量远远超过化学爆炸，具有极强的杀伤力和破坏力。
核爆炸可分为空中爆炸、地下爆炸和水下爆炸等形式。
2.3 物理爆轰物理爆轰是指由于物体在高速运动过程中受到外界冲击而引起的爆炸现象。
常见的物理爆轰包括汽车碰撞、航空事故等。
物理爆轰产生的能量主要来自于动能转化。
3. 爆炸力学基本原理3.1 爆炸波传播在化学爆炸中，当点火源引发反应后，会形成一个高温高压气体区域，并产生冲击波和火焰。
冲击波以超音速传播，将周围气体压缩并造成巨大冲击力。
3.2 爆炸反应化学爆炸反应分为自维持链式反应和非自维持链式反应两类。
自维持链式反应是指反应中生成的活性物质可以继续引发反应，形成链式反应过程。
非自维持链式反应则不具备这种特性。
3.3 爆炸损伤效应爆炸产生的冲击波、火焰和飞溅物等会对周围物体造成损伤。
冲击波能够引起结构物体的位移和破坏，火焰可以引发火灾，飞溅物可以造成伤害。
4. 爆炸力学的应用4.1 军事领域爆炸力学在军事领域具有重要意义。
它被用于开发新型武器、改进装甲材料、设计防护措施等。
同时，爆炸力学也被用于模拟战争场景和评估武器系统性能。
4.2 工程领域爆炸力学在工程领域中广泛应用于建筑物抗震设计、爆破拆除工程、隧道工程等。
matlab 爆炸力学
matlab 爆炸力学一、什么是爆炸力学爆炸力学是研究爆炸现象的科学，包括爆炸物质的性质、爆炸过程中物质的运动和变化规律、爆炸波的传播规律以及对周围环境的影响等方面。
二、matlab在爆炸力学中的应用matlab是一种高级技术计算语言和交互式环境，具有强大的数值计算和数据可视化功能。
在爆炸力学中，matlab可以用于模拟和分析各种爆炸现象，如冲击波传播、气体扩散等。
1. 冲击波传播模拟冲击波是一种由高压气体形成的压缩波，它是爆炸产生的主要效应之一。
利用matlab可以建立数值模型来模拟冲击波在不同介质中传播时的变化规律。
例如，可以利用有限元法建立三维模型来模拟地下核试验产生的地震波。
2. 爆轰反应分析爆轰反应是指在极端条件下（如高压、高温等）下发生的快速氧化反应。
利用matlab可以建立化学反应动力学模型来分析爆轰反应的机理和过程。
例如，可以利用matlab分析TNT等炸药的燃烧过程。
3. 气体扩散模拟在爆炸过程中，气体会迅速扩散并对周围环境产生影响。
利用matlab 可以建立数值模型来模拟气体扩散的过程和规律。
例如，可以利用Navier-Stokes方程建立流体力学模型来分析气体扩散的特性。
4. 爆炸后果评估爆炸事件会对周围环境和人类产生严重影响，因此需要进行后果评估以制定相应的安全措施。
利用matlab可以建立数值模型来预测爆炸事件的后果，如伤亡人数、房屋损坏等。
三、matlab在爆炸力学中的优势1. 强大的数值计算能力matlab具有强大的数值计算能力，能够快速处理大量数据，并进行高精度计算。
2. 丰富的可视化功能matlab具有丰富的可视化功能，可以将计算结果以图表或动画的形式展示出来，方便用户进行分析和理解。
3. 灵活的编程语言matlab具有灵活的编程语言，可以根据用户需求进行定制化开发，并与其他软件进行集成。
4. 大量的工具箱支持matlab拥有大量的工具箱支持，如信号处理、图像处理、优化等，可以满足不同领域的需求。
爆炸力学考试题及答案解析
爆炸力学考试题及答案解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 爆炸力学中，爆炸波在介质中传播时，其速度与介质密度的关系是：A. 正比B. 反比C. 无关D. 先正比后反比答案：B2. 爆炸冲击波的超压与距离的关系是：A. 正比B. 反比C. 无关D. 先正比后反比答案：B3. 在爆炸力学中，爆炸能量的释放会导致介质的哪些变化？A. 温度升高B. 压力升高C. 密度增加D. 所有选项答案：D4. 爆炸波在不同介质中的传播速度不同，以下哪种介质中传播速度最快？A. 空气B. 水C. 土壤D. 金属答案：D5. 爆炸波在介质中传播时，其能量损失的主要方式是：A. 介质吸收B. 介质反射C. 介质折射D. 介质散射答案：A6. 爆炸冲击波的超压与介质的哪种性质有关？A. 密度B. 弹性模量C. 粘度D. 表面张力答案：A7. 爆炸波在介质中传播时，其能量损失的次要方式是：A. 介质吸收B. 介质反射C. 介质折射D. 介质散射答案：B8. 爆炸波在介质中传播时，其能量损失的次次要方式是：A. 介质吸收B. 介质反射C. 介质折射D. 介质散射答案：C9. 爆炸波在介质中传播时，其能量损失的再次次要方式是：A. 介质吸收B. 介质反射C. 介质折射D. 介质散射答案：D10. 爆炸波在介质中传播时，以下哪种介质中能量损失最大？A. 空气B. 水C. 土壤D. 金属答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些因素会影响其传播速度？A. 介质的密度B. 介质的温度C. 介质的压力D. 介质的弹性模量答案：A, B, C, D2. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些因素会影响其超压？A. 爆炸能量的大小B. 爆炸点到观测点的距离C. 介质的密度D. 介质的弹性模量答案：A, B, C, D3. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些因素会影响其能量损失？A. 介质的吸收能力B. 介质的反射能力C. 介质的折射能力D. 介质的散射能力答案：A, B, C, D4. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些介质中传播速度最快？A. 空气B. 水C. 土壤D. 金属答案：D5. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些介质中能量损失最大？A. 空气B. 水C. 土壤D. 金属答案：C三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述爆炸波在介质中传播时的能量损失机制。
固体材料的爆炸力学基础
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为了确定物质的动力可压缩性，应用冲击波阵面处的质 量和动量守恒方程：
ρ D = ρ ( D -) u , p p = ρ u D 0 0 0
(对强冲击波，可以略去初始压力p0）。 如果冲击波速度D和冲击波阵面上相应的粒子速度u已由实验确定， 由上两式就可以得到形式为p=p()的物质动力可压缩性关系。
强度可压缩介质的侵彻、聚能射流、对任意形状轴对称 壳体抛掷及轴对称炸药装药接触爆炸时的层裂问题，都 必须知道介质的许多物理和力学性质。 5）目前已有一些性质可获取的是：一些实验途径获取 冲击绝热线，从而计算固体的物态方程；确定凝聚态炸 药爆轰产物物态方程的方法；固体力学性质对温度和应 变率的依赖关系进行过很多研究。
p E p , E p p , p p p E p
式中 E p 和 p 都是已知函数，即密实物质的冲 击绝热线或等熵压缩线。
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如果已知冲击绝热线的形式为：
的情况，当存在相变时必须使用每一相的质量守恒、两 相混合物动量和能量守恒的运动微分方程组。。 3）既考虑强度，又考虑介质绝对压缩的热力学效应，
即使一维平面运动也得不到该方程组的解析解。但是，
当考虑热力效应和介质强度的三维问题，可以用数值方 法求解。
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2.1 可变形弹塑性介质的绝热运动方程组 4）求解与冲击与爆炸加载有关的许多真实问题，如有
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物质动力可压缩性的实验方法
) 或 D=Du ,必 为了确定冲击绝热线 p= p( 须实验测量一系列冲击波速度D和粒子速度u值，人们 发展了三种测定固体和液体冲击绝热线的主要方法：
1）层裂片法：测样品中的冲击波速度D和自由面粒子速度u 2）制动法：撞击器与所研究样品碰撞，从碰撞面发出两个冲 击波，其中之一在靶板中运动，要求测量撞击器速度和靶板 中冲击波的速度。 3）反射法：两片介质样品紧贴在一起，其中第一个样品的冲 击绝热线为已知，在其中激起冲击波后传播到第二个样品中， 此时测量这两个介质中冲击波的速度。
爆炸力学讲义
爆炸力学讲义
爆炸力学讲义是关于爆炸现象及其相关力学原理的学习材料。
爆炸力学是研究爆炸和爆炸反应的力学性质、规律和工程应用的学科领域，它涉及爆炸产生的冲击波、能量释放、物体破碎、爆炸速度、压力、温度等实验现象和理论模型。
爆炸力学讲义包括以下内容：
1. 爆炸的基本概念：介绍了爆炸的定义、分类以及爆炸反应的各个阶段。
2. 爆炸产生的冲击波：详细描述了爆炸波的形成、传播规律以及对周围环境的影响。
3. 爆炸能量和压力：介绍了爆炸能量释放的方式、能量密度计算方法以及爆炸产生的高压区域。
4. 爆炸物体破碎与破片飞溅：阐述了爆炸对物体的破坏过程、破碎原理以及破片的运动轨迹和影响因素。
5. 爆炸速度和爆轰：讲解了爆炸反应的传播速度、爆轰现象的原理和定义，以及爆炸剂的爆轰特性。
6. 爆炸温度和火焰：描述了爆炸场景中的温度变化和火焰形成的机制。
7. 爆炸力学的工程应用：介绍了爆炸力学在矿山、火灾防护、
军事防御等领域的应用案例和工程设计原则。
爆炸力学讲义旨在深入了解爆炸现象的力学原理，为相关领域的工程师、科研人员提供理论指导和实践参考。
它对于安全防护、爆炸物品处理、爆破工程等领域的人员具有重要意义。
爆炸力学
第二节
应力波
岩石中应力波
岩石在急剧变化的载荷作用下，既产生运动，又产生变形 。其质点便失去原 来的平衡而发生变形和位移，而形成扰动。一个质点的扰动必将引起相邻质点的 扰动。这种扰动的传播叫做波；同时，变形将引起质点之间的应力和应变，这种 应力、应变的变化的传播叫做应力波或应变波。
图中Δl为质点的 扰动的位移，c为质 点扰动的传播速度 （即波速），t为质 点扰动的传播时间， 则t时间内变形范围 为ct。
冲击波特征 （1） 冲击波的波速对未扰动介质而言是超音速的。 （2） 冲击波的波速与波的强度有关。波的强度越大 ，波速越大。 （3） 冲击波波阵面上的介质状态参数（速度、压力 、密度、温度）的变化是突跃 的，波阵面可以看做是介 质中状态参数不连续的间断面。冲击波后面通常跟有稀 疏波。
（4）冲击波通过时，静止介质将获得流速，其 方向与波传播方向相同，但流速值小于波速。 （5）冲击波对介质的压缩不同于等熵压缩。冲 击波形成时，介质的熵将增加。 （6）当很强的入射冲击波在刚性障碍物表面发 生反射时,其反射冲击波波阵面上的压力是入射冲 击波波阵面上压力的8倍,由于反射冲击波对目标 的破坏性更大，因此在进行火工品车间.仓库等有 关设计时应尽量避免可能造成的冲击波反射。 （7）冲击波以脉冲形式传播，不具有周期性。
i r t
i 1c p1vi
（4-15）
如果传播中的应力波为纵波，那么根据公式 c p v p 得
r 1c p1vr
t 2c p 2vt
i 1c p1 vr r 1c p1 t vt 2c p 2
vi
｝
（4-16）
将公式（4-16）带入（4-14）得
冲击波
C—J面
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。
爆炸力学与工程抗爆
爆炸力学与工程抗爆标题：爆炸力学与工程抗爆技术的探讨与应用一、引言爆炸力学是一门研究爆炸现象中能量释放及传递规律，以及爆炸载荷作用下固体结构响应和破坏机制的学科。
随着工业生产、军事活动等领域对爆炸效应需求的增长，爆炸力学的研究愈发重要。
同时，为确保各类设施在遭遇爆炸冲击时的安全性，工程抗爆设计与技术研发显得尤为关键。
二、爆炸力学基础理论爆炸力学主要研究内容包括爆炸产物的运动特性、爆炸波的形成与传播、爆炸载荷作用下材料的动力学行为等。
其中，爆炸产生的高压高速爆炸波是导致工程结构破坏的主要因素，因此，精确预测和模拟爆炸波的动态特性，对于优化工程抗爆设计具有决定性意义。
三、工程抗爆技术概述工程抗爆设计的核心目标是通过科学合理的结构设计和材料选择，使建筑或设备在遭受爆炸冲击时能够吸收、分散和耗散爆炸能量，从而最大限度地减少爆炸带来的损失。
常见的工程抗爆技术有以下几种：1. 抗爆结构设计：通过增加结构的强度和刚度，采用合理的形状和布局以引导爆炸波的传播，如设置防爆墙、防爆罐等。
2. 耗能减震技术：利用特殊设计的耗能元件（如阻尼器、吸能材料）吸收和消耗爆炸能量，减轻爆炸冲击对主体结构的影响。
3. 防爆覆层技术：在结构表面涂装或安装具有良好抗爆性能的材料，如高分子复合材料、金属网笼等，以抵挡爆炸碎片的冲击和爆炸压力的直接作用。
4. 预制破片控制技术：通过对易产生飞溅碎片部位进行特定设计，降低爆炸时碎片对人员和设备造成的二次伤害。
四、现代工程抗爆技术的应用与发展随着科学技术的进步，智能材料、纳米技术和高性能复合材料等新型材料在抗爆领域的应用越来越广泛。
此外，基于数值模拟和实验测试相结合的方法，使得爆炸力学与工程抗爆设计更为精准有效。
未来，将更深入探索和发展高效、环保、智能化的抗爆技术和产品，以满足不同场景下的安全防护需求。
五、结语爆炸力学与工程抗爆技术的研究和实践，既关乎国家公共安全与社会稳定，也是推动相关领域科技进步的重要驱动力。
爆炸力学
爆炸力学第一章爆炸的过程一般可以分为一下三个阶段：1. 能量积聚，形成高能量密度状态，属于慢过程；2. 能量的爆炸式释放，释放状态界面以超声速在系统中推进。
或者在一定条件下，系统中各处产生释放能量的“热点”，热点生成速率是迅速增加的，最终形成全系统能量的爆炸式释放，属于快过程；3. 释放能量的扩散和传播，与周围介质相互作用。
一类以辐射形式传播，另一类以冲击波形式传播的，也属于快过程。
爆炸过程持续时间短，处于高温、高压的极端状态，破坏性严重。
第二章1.炸药炸药是利用化学能发生爆炸的含能材料，处于化学亚稳态的，没有外界能量刺激（冲击、加热等）条件下，或有刺激但没能超过炸药进行爆炸化学反应所需要的阀值，则炸药处于稳定状态；当能量刺激超过阀值时，炸药在刺激点附近形成爆轰波，并迅速推进传播到整个材料，在极短时间能释放出大量的化学能，形成爆轰。
炸药释放能量的显著特点：1. 在无刺激情况下（常温、常压下），炸药是稳定的，否则谈不上应用。
2. 受到一定量刺激后，炸药发生化学反应，并且能自动维持并扩展，此过程是放热的。
3. 反应速度足够快，反应界面在炸药中以超声速推进，形成爆轰波，这是与燃烧过程（亚音速推进）的根本区别。
4. 爆炸后产生大量的气态反应产物，体积积聚膨胀，并对外作功。
2.爆轰爆轰是伴有化学反应的冲击波，通常是前驱冲击波作用于炸药，在高温高压条件下诱导化学反应，释放出能量支持冲击波继续推进，力学效应和化学效应相互耦合使得爆轰波的结构复杂化。
2.1爆轰理论基础2.1．1爆轰波的基本方程：爆轰波的CJ 理论：在研究气相爆轰的基础上，19世纪末提出较为完整的爆轰波流体力学理论，称为查普曼——儒盖理论，称CJ 理论，该理论将爆轰波中的化学反应区缩短为一个强间断面，使得可以用流体力学方法来处理爆轰波（不必考虑化学反应，只需要知道反应终态的反应热就可以），CJ 理论考虑的是平面一维问题。
守恒方程：0000,,,p h u ρ 1111,,,p h u ρ在爆轰波两侧的一维稳定流场，波前后的相关参数如上图，则有下面三个守恒方程：（1） 质量守恒：0011u u ρρ= （2.1）（2） 动量方程：22000111p u p u ρρ+=+ （2.2）（3） 能量方程：22010122u u h h +=+ （2.3） 下标“0”和“1”分别表示反应物和产物。
计算爆炸力学
计算爆炸力学是结合力学、计算数学和计算机技术等研究爆炸力学的学科，是爆炸力学的一个分支。
计算爆炸力学的任务是运用现代力学、数学和计算机技术等，通过数值模拟和理论分析等手段，研究爆炸过程中的力学行为和现象，揭示爆炸的力学本质和规律。
计算爆炸力学的研究内容主要包括爆炸波传播、爆炸效应、爆炸结构响应、爆炸安全等方面。
其中，爆炸波传播是计算爆炸力学的核心问题之一，它涉及到爆炸波的形成、传播和衰减等过程，以及爆炸波与介质的相互作用等问题。
爆炸效应是计算爆炸力学的另一个重要研究方向，它包括爆炸对结构的破坏、对人员的伤害、对环境的影响等问题。
爆炸结构响应是计算爆炸力学的一个新兴研究方向，它主要研究爆炸对结构的动态响应和破坏模式等问题。
爆炸安全是计算爆炸力学的一个重要应用领域，它涉及到爆炸的预防、控制和防护等问题。
计算爆炸力学的研究方法主要包括数值模拟和理论分析两种。
数值模拟是计算爆炸力学的主要研究手段之一，它通过建立爆炸过程的数学模型，并利用计算机进行数值计算，得到爆炸过程的数值解。
理论分析是计算爆炸力学的另一种研究手段，它通过运用力学、数学等理论知识，对爆炸过程进行分析和推导，得到爆炸过程的解析解。
总之，计算爆炸力学是一门交叉学科，它涉及到力学、数学、计算机技术等多个学科领域，是研究爆炸力学的重要手段和方法。
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岩体爆炸力学
学习内容
一、波的概念与定义
波的基本性质，周期波，线性与非线性波
二、应力波分类
应力波定义，按照应力类型分类的应力波，按照应力大小分类的应力波三、波在边界上的反射与透射
能量的反射与透射，波阻抗匹配
四、弹性波理论
波动方程，波动方程的特殊解，应变波在岩体中的传播
五、岩石爆破机理
炮孔中的爆炸过程，炮孔周围岩石的破碎过程，岩体爆破的应力波理论六、岩石性质对爆破作用的影响
岩石的动强度，岩石的动弹性常数，岩体结构对爆破作用的影响
七、爆炸波对建筑物的影响
差别位移机理，弹性振动的安全极限，建筑物的动力响应，振动与炸药量、距离、爆破方式和地形的关系
主要参考书
1. 杨善元编. 岩石爆破动力学，煤炭工业出版社，1993
2. J 亨利奇著. 爆炸动力学及其应用，科学出版社，1987
3. 钮强编著. 岩石爆破机理，东北工学院出版社，1990
4. 哈努卡耶夫著，刘殿中译. 矿岩爆破物理过程，冶金工业出版社，1980
5. 徐芝纶编. 弹性力学，高等教育出版社
6. 张挺编著. 爆炸冲击波测量技术，国防工业出版社，1984
7. 莱茵哈特著. 固体中的应力瞬变，冶金工业出版社，1980
一、爆炸力学涉及的工程问题
1. 爆炸作用类型：接触爆炸、临近爆炸、介质内爆炸
2. 爆炸及其在工程中的应用：水中爆炸、土中爆炸、岩体中爆炸
岩体爆破存在的问题：爆炸作用下的岩体破碎机理；结构面对爆破作用的影响（波的传播、反射、折射、透射，软弱层的吸能作用）；岩体破碎与能耗的关系；岩体爆破危害的控制（最为突出的是爆破地震效应，尤其在城市浅埋隧道施工中要求微震控制爆破开挖、顺层岩质边坡的动力稳定方面尚有许多问题有待解决）
二、应力波分类
1. 应力类型分类的应力波：法向应力→纵波（拉、压应力）；切向应力→横波（剪应力）
2. 应力大小分类的应力波：冲击波；应力波、地震波
爆破地震波与自然地震波的差异？
3. 应力波衰减：指数衰减、幂衰减，衰减指数与岩体泊松比的关系
4. 波的应力特征：p p v C ρσ=
s s v C ρτ=
振动速度、振动加速度、振动位移的相互关系
三、波在边界上的反射与透射
1. 界面上正反射、折射条件与原理，惠更斯原理、界面连续条件（应力相等、速度相等）
2. 反射、折射应力、能量解、界面两侧介质波阻抗相互关系对反射、折射状态的影响
3. 节理、裂隙及其充填物对应力波传播的影响
四、弹性波理论
1. 运动微分方程
2. 平面波的传播及其解
3. 岩体中的应力瞬变
五、岩石爆破机理
1. 炮孔中的爆炸过程：凝聚态炸药的爆轰理论，爆轰压力
2. 岩体中的动态应力场
3. 不耦合装药时爆轰气体的绝热膨胀
4. 应力波参数计算
六、岩石性质对爆破作用的影响
1. 岩石的动态抗拉、抗压强度影响
2. 岩石泊松比的影响
3. 弹性模量的影响
4. 岩石内摩擦角的影响
5. 岩石密度的影响
6. 岩体各向异性与非均质性的影响
7. 岩体含水率的影响
七、爆炸波对建筑物的影响
1. 差别位移的概念、差别位移对建筑物变形、破坏的影响
2. 建筑物在爆破动力作用下的破坏判据
3. 爆破振动特性（幅值、频率）对建筑物的动力响应影响
4. 振动与炸药量、距离、爆破方式和地形的关系。