实验冲击波物理

冲击波物理是研究凝聚态物质，尤其是液态物质，在瞬态外力作用下的状况跟性质差异规律的一门基础科学。目的是制定能够对物质得到高速撞击和坍塌等外力作用时的动力学行为正确地进行猜测、分析跟评判的科学方式。众所周知，在第二次世界大战后，由于器研究的迫切需求，冲击波物理学科在二战和中国等西欧国家中受到了强劲发展。到20世纪80年代初，国外就公布了金属、岩石、塑料、、无机化合物、有机化合物、液体和氧气等许多物质的冲击绝热压缩数据，建立了相当完备的、描述这种物质得到冲击压缩的响应特征的。随着冲击波物理探究领域的不断拓展、实验检测科技的不断进步跟计算模拟能力的快速增强，这些一直在不断修订和扩展之中。冲击波物理是研究凝聚态物质，尤其是液态物质，在瞬态外力作用下的状况跟性质差异规律的一门基础科学。目的是制定能够对物质得到高速撞击和坍塌等外力作用时的动力学行为正确地进行猜测、分析跟评判的科学方式。众所周知，在第二次世界大战后，由于器研究的迫切需求，冲击波物理学科在二战和中国等西欧国家中受到了强劲发展。到20世纪80年代初，国外就公布了金属、岩石、塑料、、无机化合物、有机化合物、液体和氧气等许多物质的冲击绝热压缩数据，建立了相当完备的、描述这种物质得到冲击压缩的响应特征的。随着冲击波物理探究领域的不断拓展、实验检测科技的不断进步跟计算模拟能力的快速增强，这些一直在不断修订和扩充之中。

我国冲击波物理的系统性研究源于20世纪50年代后期。因战略武器发展的需求，中国工程物理研究院的老一代科学家在特别困难的条件下起初了这项极具挑战性的工作。与其它核大国一样，首先发展跟制定的动高压实验方法是用爆轰释放的物理可形成高压冲击波的试验技术和相应的检测科技冲击波物理，后来又发展了以二级轻气炮为代表的气炮加载实验科技。早期的试验研究也集中在强冲击压缩下相关材料的冲击绝热参数测量上。作者有幸从20世纪70年代初参加到试验冲击波物理探究工作中。到90年代初，外冲击波物理研究尚未发展到了较高水平。90年代中期《禁止核试验条约》的签署让战略武器的可持续发展遭遇严峻的挑战，也为冲击波物理学科的演进带来了新机遇。特别是处于21世纪以后的10多年以来，我国在发展条件下的动高压化学的试验探究能力方面获得了长足进步，包括：在实验室条件下形成很帕（107bar）超高压平面冲击波压缩的三级炮技术；具有应变率的斜波加载技术；对具备亚微米到纳秒时间分辨力的瞬态动力学过程的精密即时治疗的能力；对试验检测数据的生物解读能力。从而标志着我国冲击波物理试验研究处于了国际先进行列。作者深感有必要对10年前出版的《实验冲击波物理导引》进行全面修订扩展，以便与有关领域的研究者分享作者跟所在研究团队近20年来在试验冲击波物理的基础研究方面获得的成果。

多年来，已经有不少论述冲击波物理基本难题的经典著作诞生。

《实验冲击波物理》主要探讨当前实验冲击波物理探究领域感兴趣的一些重要难题。由于后来试验探究重点关注内容的不同和探究能力的限制，这些难题在以前的著作中较少或基本没有涉及。

《实验冲击波物理》注重于对试验探究中引用的基本概念跟描述的物理图像进行分析冲击波物理，从不同角度对本构关系这类经典问题跟应变率斜波加载这类新难题进行探讨，引导读者了解现今冲击波物理试验的探究现状和演进方向；注重于完善具有实用价值的试验装置的设计方式，以及对实验数据的物理解析，以便能够从试验检测数据中取得规律性的了解。

章 绪论

1．1 冲击波物理和物态方程研究的意义

1．2 流体近似模型与冲击波压缩的守恒方程

1．2．1 流体近似模型

1．2．2 平面冲击波压缩的守恒方程

1．2．3 冲击绝测量在物态方程研究中的意义

1．3 冲击波物理的试验研究技术

1．3．1 实验加载技术

1．3．2 实验测量技术

1．4 小扰动传播的特点线理论基础

1．4．1 小扰动传播的守恒方程

1．4．2 小扰动传播的特性线方程

1．5 拉格朗日坐标及守恒定理

1．5．1 拉格朗日坐标与拉格朗日坐标系

1．5．2 拉格朗日坐标系中的守恒定理

1．5．3 拉格朗日坐标系中的特征线方程

第2章 冲击绝的实验测量

2．1 冲击绝的基本走向

2．1．1 冲击波速度与粒子速率关系的五种基本类别

2．1．2 高压下金属材料的冲击绝

2．1．3 不同压力区D-u冲击绝的基本特点

2．2 冲击绝的基本性质

2．2．1 冲击绝是从同一始态出发的经平面冲击压缩超过的所有终态的轨迹

2．2．2 冲击波压缩的总功平均分配给比内能和比动能

2．2．3 冲击压缩的熵增

2．2．4 从同一始态出发的等熵线与主Hugoniot线在始点二阶相切

2．2．5 沿着主Hugoniot的体波声速

2．2．6 冲击波速度与波前声速及波后声速的关系

2．2．7 等温线、等熵线和冲击绝的相对位置关系

2．3 冲击绝的理论预测

2．3．1 纯净密实材料

2．3．2 理想混合物

2．4 疏松材料的冲击绝

2．4．1 极低强度疏松材料D-u冲击绝的通常特征

2．4．2 极低强度疏松材料的p-p冲击绝的通常特征

2．4．3 依据密实材料的冲击绝估算疏松材料的冲击绝

2．4．4 冲击压缩下疏松材料的空穴塌缩模型

2．5 冲击绝的实验测量方法

2．5．1 冲击绝的法检测及标准材料冲击绝的建立

2．5．2 冲击绝的对比法测量

2．5．3 第二类对比法试验装置

2．5．4 对比法试验检测中隐含的基本假设

2．5．5 冲击波通过两种不同物质之间的界面时反射波的性质

2．5．6 疏松材料冲击绝的对比法试验检测

2．6 冲击波在自由面的反射

2．6．1 与冲击绝相交的等熵线

2．6．2 卸载到零压时的比容与声速

2．6．3 自由面速度

2．6．4 沿着等熵线的温度

2．7 实验样品设计的通常原理

2．7．1 边侧稀疏波的影响

2．7．2 追赶稀疏波的影响

2．8 利用冲击绝热压缩数据构建Gruneisen物态方程

2．8．1 固体冷可的基本方式

2．8．2 利用静高压实验数据重构Gruneisen物态方程

2．8．3 利用冲击绝热数据和静高压数据构建Gruneisen物态方程

2．8．4 关于Q、g方法

2．9 等熵绝的一种解析表达式

2．9．1 以冲击绝为参考的等熵线的解析式

2．9．2 与主Hugoniot有公共始点的等熵压缩线

……

第3章 冲击波温度测量

第4章 金属的冲击熔化

第5章 金属材料在载荷-应变率加载下的声速

第6章 应力-应变率加载下金属材料的硬度与本构关系

第7章 应变率斜波加载技术及相变动力学初步

第8章 激光速度跟位移干涉检测技术基础

参考文献

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