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第一章　固体中的应力波 1

目录 1

1.1　材料对脉冲加载的响应 2

1.2　弹性波 5

1.3　杆中的一维弹性波 10

1.3.1　传播的应力强度 12

1.3.2　波的反射及迭加 12

1.3.3　有间断面并有多种材料时杆内的应力 18

1.4 冲击波 20

参考文献 29

2.1　有限长杆内的纵波 32

第二章　初等波动理论的局限性 32

2.2　液体-固体碰撞 35

2.3　应力波产生的断裂 39

2.4　长杆的动态塑性弯曲 47

参考文献 58

第三章　低速碰撞条件下复合材料的损伤 61

3.1　理论研究 61

3.1.1　压力分布 62

3.1.2　碰撞持续时间 76

3.1.3　碰撞压力引起的内应力 80

3.1.4　破坏准则 84

3.2　理论应用 87

3.2.1　纤维和基体材料性能的影响 87

3.2.2　靶厚的影响 89

3.2.3　纤维取向的影响 90

3.2.4　靶曲率的影响 95

3.3　实验研究 95

3.3.1　实验装置及仪器 96

3.3.2　实验观察到的破坏型式 97

3.3.3　有关复合材料板碰撞损伤的结论 105

参考文献 106

第四章　弹-塑性应力波 109

4.1　长杆中的单向应力波 110

4.1.1　速率无关理论分析 110

4.1.2　特征线法 117

4.1.3　实验研究 120

4.1.4 应变率相关理论分析 125

4.1.5　对理论的实验验证 129

4.1.6　关于应变平台的讨论 133

4.1.7　方程式对实验观测值的敏感性 136

4.1.8　其它的本构模型 142

4.2　单向应变波 150

4.2.1 引言 150

4.2.2　分析 152

4.2.3 与单向应力数据的比较 159

4.2.4　实验数据分析 162

4.3　其它几何体中的应力波 164

4.3.1 弦或线材中的应力波 164

4.3.2　梁中的波传播 168

4.3.3　双向（二维）应力波 170

参考文献 173

第五章　固体的侵彻和贯穿 182

5.1　侵彻和贯穿 185

5.1.1　碰撞固体中的物理现象 190

5.1.2　试验方法 194

5.2 解析方法 215

5.2.1　半无限靶中的侵彻 217

5.2.2　有限厚靶板的侵彻 221

附录A：长杆弹剩余速度预测模型 230

1.0　背景和发展 231

2.0　模型 237

附录B：影响极限穿透速度的参数 238

1.0　材料硬度对极限穿透速度的影响 238

2.0　碰撞章动角的影响 241

4.0　头部形状的影响 243

3.0　密度的影响 243

5.0　长径比对极限穿透速度的影响 244

参考文献 246

第六章　超高速碰撞机理 259

6.1　超高速侵彻机理 260

6.1.1　厚靶的侵彻 260

6.1.2　中等厚度靶的侵彻 265

6.1.3　薄板的穿孔 269

6.2　超高速发射系统 275

6.2.1　多级轻气炮 275

6.2.2　爆炸增速弹 278

6.2.3　电磁加速装置 281

符号说明 282

参考文献 284

第七章　高速摄影系统 286

7.1　观察动态过程的成象要求 287

7.1.1　曝光时间要求 287

7.2　单幅摄影机 290

7.2.1　非聚焦阴影摄影 290

7.2.2　聚焦阴影摄影 292

7.2.3　前照明摄影 294

7.2.4　高速快门摄影 295

7.2.5　电子变象管 297

7.2.6　射线闪光摄影 302

7.3　高速电影摄影术 306

7.3.1　断续运动摄影机（针定位摄影机） 307

7.3.2　旋转棱镜摄影机 308

7.3.3　鼓轮式摄影机 309

7.3.4　转镜式摄影机 310

7.3.5　克朗兹沙汀火花摄影机 312

7.3.6　电影摄影机 313

7.3.7　X射线电影摄影机 315

7.3.8　高速电视 316

7.4　扫描摄影术 317

7.4.2　转镜式扫描摄影机 320

7.4.1　机械传动式扫描摄影机 320

7.4.3 电子扫描摄影机 321

符号说明 323

第八章　高应变率下的材料行为 325

8.1　动力学试验中需要考虑的一些问题 327

8.1.1　材料行为的数学描述 327

8.1.2　高应变率的单向试验 330

8.1.3　中等应变率试验 332

8.1.4　波传播实验 334

8.2　分离式霍普金森压杆 336

8.2.1　分析 337

8.2.2　测量装置及标定 339

8.2.3　拉伸试验 340

8.2.4　其他试验装置 346

8.2.5　分析研究 352

8.3　其他实验技术 361

8.3.1　泰勒圆柱 361

8.3.2　膨胀环 365

8.3.3　动态剪切试验 367

8.3.4　落锻试验 368

8.3.5　动态弯曲试验 369

8.4.1　概述 371

8.4　实验结果 371

8.4.2　双向试验 376

8.4.3　高应变率变化曲线效应 378

8.4.4　本构模型 382

参考文献 385

第九章　动态断裂 397

9.1　微观空洞动力学的实验测量 399

9.2　断裂的本构模型 405

9.2.1　待模拟的过程 405

9.2.2　计算方法 408

9.3.1 杀伤弹 409

9.3　应用举例 409

9.3.2　地质材料的断裂 418

9.3.3　金属的准静态塑性断裂 428

9.4　讨论 434

参考文献 435

第十章　碰撞现象的数值模拟 439

10.1　离散化方法 443

10.2　网格描述 445

10.2.1　拉格朗日法 445

10.2.2　欧拉法 450

10.3　人为粘性 451

10.2.3　混合法 451

10.4　时间积分 453

10.5　材料模型 457

10.6　计算机设备要求 460

10.7 目前程序能力举例 461

10.7.1　尼龙球超速碰撞钢靶 461

10.7.2　长杆碰撞 466

10.7.3　球的跳飞 468

10.7.4　间隙板碰撞 473

10.7.5　流体动力学冲撞 475

10.7.6　各向异性介质的碰撞 476

10.7.7　炸药-金属相互作用 480

10.7.8　锥压垮 484

10.8　计算破坏模型 487

10.9　预测 491

参考文献 495

第十一章　高速碰撞模拟用三维计算机程序 503

11.1　一般的程序特性 504

11.2　拉格朗日型程序 507

11.2.1　HEMP3D 507

11.2.2　EPIC-3 509

11.2.3　DYNA3D 512

11.3.1 HULL 514

11.3　欧拉型程序 514

11.3.2 TRIOIL/TRIDORF 517

11.3.3 METRIC 519

11.3.4　K3 521

11.4　混合型程序 522

11.4.1　CELFE 522

11.5　目前的发展 524

11.6　总结 527

附录A HEMP3D方程 528

附录B HULL方程 530

附录C 状态方程公式 532

参考文献 534