实验冲击波物理导引

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出版者:国防工业
作者:谭华
出品人:
页数:224 页
译者:
出版时间:2007年02月
价格:39.0
装帧:平装
isbn号码:9787118049497
丛书系列:
图书标签:
  • 实验冲击波
  • 冲击波
  • 冲击波
  • 实验物理
  • 物理学
  • 流体力学
  • 爆炸力学
  • 高压物理
  • 材料力学
  • 工程物理
  • 科研
  • 实验技术
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具体描述

本书针对近年来国内外在实验冲击波物理基础研究领域的一些热点问题,以清晰的物理概念和简练的数学语言,深入浅出地论述了开展这些实验研究的基本原理、 实验方法、测量技术以及数据处理方法等。全书共分7章,第1章扼要论述冲击波物理中涉及的基本概念;第2章以独特的视点分析和审视冲击绝热线的实验测量方法和利用冲击压缩数据构建Gruneisen物态方程的方法;第3和第4章详细阐述金属材料的辐射法冲击波温度测量技术和冲击熔化问题;第5和第6章讨论高压声速测量的原理、卸载路径、材料在冲击压缩下的强度和本构关系;第7章介绍准等熵压缩,以及冲击波引发的多形相变和超高速发射技术。

本书反映了近20年来作者及其所在的实验室在实验冲击波物理研究方面取得的新进展。既注重物理概念,又密切结合实际应用。可供从事高压物理、地球物理、天体物理、空间物理及新材料、材料合成等专业的研究人员、工程技术人员参考,也可用作大学高年级学生和研究生专业课程的参考教材。

《冲击波物理导引》是一部系统性介绍冲击波现象及其相关物理原理的专著。本书深入浅出地阐述了冲击波在不同介质中的生成、传播、演化以及其与周围环境相互作用的物理过程。 全书共分为十八章,内容涵盖了从基础理论到应用技术的广泛领域。 第一章 冲击波基础概念 本章首先定义了冲击波的核心概念,区分了连续波和离散波,并引入了马赫数、冲击波强度等关键参数。通过对不同类型冲击波(如激波、弱冲击波、强冲击波)的分类,为后续深入研究奠定基础。 第二章 冲击波的生成机制 本章详细探讨了冲击波在不同物理场景下的生成机制。包括但不限于: 化学爆炸:聚焦于炸药爆轰过程中产生的高速绝热膨压,分析爆轰波的形成和传播特性。 高超声速流动:阐述物体在超高速度下与空气相互作用产生的激波层,以及超燃冲压发动机等相关技术中的激波现象。 激光诱导等离子体:讲解高强度激光与物质相互作用时,等离子体中的冲击波产生和发展过程。 力学加载:分析高速撞击、材料断裂等事件中产生的应力波,及其向冲击波的演变。 第三章 冲击波动力学 本章深入研究冲击波的运动学和动力学特性。 雷曼方程与激波关系:基于气体动力学理论,推导了著名的雷曼方程,描述了冲击波前后状态参数(压力、密度、速度、温度)的突变关系。 黎曼问题的求解:介绍黎曼问题作为描述冲击波传播的经典模型,并探讨其数值求解方法。 冲击波衰减与增幅:分析冲击波在传播过程中由于能量耗散、几何形变等因素导致的衰减机制,以及在特定条件下(如聚焦)冲击波的增幅现象。 第四章 冲击波在不同介质中的传播 本章关注冲击波在各种介质中的传播特性。 气体中的冲击波:详细分析气体中冲击波的形成、传播、反射、折射以及与边界相互作用的物理过程。 液体中的冲击波:阐述液体中冲击波的生成、传播特点,以及其与气体冲击波的区别,如空化现象的影响。 固体中的冲击波:深入探讨固体材料中冲击波的传播,包括弹性波、塑性波以及随时间演化的复杂波系。 等离子体中的冲击波:分析等离子体环境中冲击波的形成和传播,以及电磁相互作用下的特殊行为。 第五章 冲击波与物质的相互作用 本章重点研究冲击波与物质接触时发生的物理过程。 材料响应:分析冲击波加载对材料内部微观结构、相变、塑性变形以及断裂失效的影响。 能量传递与转化:阐述冲击波能量在物质内部的传递和转化过程,包括热效应、化学反应以及电磁效应。 粒子加速:探讨冲击波在天体物理和实验室条件下加速带电粒子的机制。 第六章 冲击波的测量与诊断技术 本章介绍用于研究冲击波现象的各种先进测量和诊断技术。 光学诊断:包括干涉测量、肖克光学(Schlieren)技术、粒子图像测速(PIV)等,用于可视化和定量分析冲击波的结构和速度场。 电磁诊断:如探针测量、电压/电流传感器等,用于测量冲击波引起的电磁场变化。 力学诊断:如压电传感器、应变片等,用于测量冲击波引起的压力和应力。 光谱诊断:用于分析冲击波作用下物质发出的辐射,了解其温度和组分。 第七章 冲击波的数值模拟 本章概述了冲击波数值模拟的常用方法和模型。 有限差分法:介绍适用于描述冲击波的数值方法。 有限体积法:重点介绍在冲击波计算中广泛应用的控制体积法。 光滑粒子动力学 (SPH):展示其在处理强非线性、大变形问题中的优势。 数值模型的验证与对比:强调实验数据在验证和校准数值模拟结果中的重要性。 第八章 冲击波的工程应用 本章将理论知识与实际应用相结合,展示冲击波在各个领域的应用。 爆炸力学:包括爆炸效应评估、防护结构设计、地下工程爆炸等。 航空航天:如高超声速飞行器设计、发动机性能分析、弹道轨迹计算等。 材料加工:如爆炸成型、爆炸焊接、粉末冶金等。 医学领域:如体外冲击波碎石术(ESWL)的原理和应用。 天体物理:如超新星爆发、黑洞吸积盘中的冲击波现象。 第九章 复杂介质中的冲击波 本章将进一步探讨冲击波在多相流、多组分混合物以及非均匀介质中的传播行为。 第十章 冲击波的稳定与不稳定性 本章讨论冲击波在不同条件下的稳定性问题,包括里希特迈尔-梅西科(Richtmyer-Meshkov)不稳定性等。 第十一章 冲击波聚焦与透射 本章深入分析冲击波在几何聚焦结构中的行为,以及其穿过不同界面的透射过程。 第十二章 冲击波的化学反应 本章研究冲击波引起的化学反应,包括爆轰化学、激波管中的化学动力学等。 第十三章 冲击波与激波的相互作用 本章关注多个冲击波或激波与冲击波之间的复杂相互作用,如冲击波反射、绕射等。 第十四章 冲击波在天体物理中的体现 本章从宇宙尺度视角,探讨冲击波在星际介质、星系碰撞、致密天体附近的普遍性。 第十五章 冲击波在材料损伤中的作用 本章聚焦冲击波对材料造成的损伤机制,如空洞形成、裂纹扩展等。 第十六章 冲击波的工程设计考量 本章从工程实践角度,指导读者如何考虑冲击波效应进行设计和安全评估。 第十七章 冲击波研究的前沿领域 本章介绍当前冲击波物理研究的新进展,如量子冲击波、纳米材料中的冲击波等。 第十八章 总结与展望 最后,本章对全书内容进行梳理,并对未来冲击波物理的研究方向和应用前景进行展望。 《冲击波物理导引》旨在为相关领域的科研人员、工程师以及高等院校学生提供一个全面、深入的学习平台,帮助读者建立对冲击波现象的清晰认知,并掌握分析和解决与之相关的实际问题的能力。

作者简介

目录信息

第1章 绪论
1.1 冲击波物理和状态方程研究的意义
1.2 流体模型近似与冲击波压缩的守恒方程
1.2.1 流体模型近似
1.2.2 冲击波压缩的守恒方程
1.3 高压物态方程的实验研究方法
1.3.1 动高压加载技术
1.3.2 实验测量方法
1.4 特征线理论基础
1.4.1 小扰动传播的守恒方程
1.4.2 特征线方程的导出
1.5 本书讨论的范围
第2章 冲击绝热线的实验测量
2.1 冲击绝热线的走向
2.1.1 冲击波速度与粒子速度关系的5种基本类型
2.1.2 极端高压下金属材料冲击绝热线的走向
2.2 冲击绝热线的基本性质
2.2.1 冲击绝热线是从同一始态出发的冲击压缩终态的轨迹
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 从同一始态出发的主冲击绝热线与等熵线在始点二阶相切
2.2.5 沿着主冲击绝热线的声速
2.2.6 冲击波速度与波前、波后声速的关系
2.2.7 等温线、等熵线和冲击绝热线的相对位置关系
2.3 冲击绝热线的理论预估
2.3.1 纯净密实材料
2.3.2 理想混合物
2.4 疏松材料的冲击绝热线
2.5 冲击绝热线的实验测量方法
2.5.1 冲击绝热线的绝对法测量——标准材料冲击绝热线的建立
2.5.2 冲击绝热线的对比法测量——阻抗匹配法Ⅰ
2.5.3 冲击绝热线的对比法测量——阻抗匹配法Ⅱ
2.6 冲击波在自由面的反射
2.6.1 与冲击绝热线相交的等熵线
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 实验样品设计的一般原理
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建立Gruneisen物态方程
2.8.1 固体冷能的基本形式
2.8.2 利用等温压缩实验数据构建Gruneisen物态方程
2.8.3 利用冲击绝热数据构建Gruneisen物态方程
2.8.4 Q、q方去
2.9 等熵绝热线的一种解析表达式
第3章 冲击波温度测量
3.1 冲击波温度测量的意义
3.2 透明材料的冲击波温度测量
3.2.1 辐射法测温的原理和基本假设
3.2.2 透明材料的冲击波温度测量
3.3 金属材料的冲击波温度测量
3.3.1 金属冲击波温度测量的主要困难
3.3.2 辐射高温计及其标定
3.3.3 “样品/窗口”界面辐射能的确定
3.3.4 “样品/窗口”界面温度的确定
3.4 理想界面模型
3.4.1 理想界面模型热传导方程的解
3.4.2 冲击波温度测量的样品设计
3.4.3 卸载温度和冲击波温度的导出
3.5 冲击波温度的理论预估
3.5.1 单相区的冲击波温度
3.5.2 固一液混合相区的状态及过热卸载模型
3.5.3 利用能量原理判定初始冲击状态所在的相区
3.6 非理想界面模型
3.6.1 冲击波与“样品/窗口”间隙界面的作用
3.6.2 四层介质热传导模型
3.6.3 使用镀膜样品对冲击波温度测量的影响
3.6.4 冲击波温度测量实验中基板和镀膜样品的设计原则
3.6.6 窗口材料高压热导率的实验测量
第4章 金属的冲击熔化
第5章 高压声速测量
第6章 金属材料在冲击压缩下的强度
第7章 准等熵加载技术及应用
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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读到《实验冲击波物理导引》的书名,我脑海中立刻浮现出电影或纪录片中那些震撼人心的场景:火山喷发时的滚滚浓烟,核试验爆炸时的巨大蘑菇云,甚至是大规模的军事演习。这些现象的背后,都离不开冲击波的参与。冲击波是一种超声速的压力波,它携带巨大的能量,能在瞬间改变周围物质的物理状态,甚至引发相变和化学反应。这本书的“导引”二字,预示着它将为我们提供一条清晰的学习路径,让我们能够理解冲击波的产生机制、传播规律以及对物质的影响。我特别希望书中能够深入浅出地解释冲击波是如何形成的,例如通过速度匹配效应、激波的形成过程,以及在不同环境下的变化。同时,对于“实验”部分的重视,也让我觉得这本书非常实用。我渴望了解科学家们是如何设计实验来模拟这些极端条件,如何使用先进的仪器来测量冲击波的压力、速度、温度等参数,以及如何利用这些数据来验证和发展理论模型。书中会不会包含一些经典的冲击波实验案例,或者介绍一些用于冲击波研究的先进实验技术?这些细节将极大地丰富我的认知。

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《实验冲击波物理导引》这个书名,立刻点燃了我对那些能够瞬间改变物质世界的强大力量的浓厚兴趣。冲击波,在我看来,就像是物质世界中的“刹那永恒”,它在极短的时间内,将能量以一种极端的方式释放,彻底改变物质的结构和性质。这本书以“实验”为核心,让我看到了它不仅仅是理论的堆砌,更是对物理现象的实际观测和验证。我非常期待书中能够详尽地阐述冲击波是如何产生的,例如通过爆炸、高速撞击、强激光脉冲等方式。更重要的是,我希望它能详细介绍冲击波在不同介质中的传播特性,比如它们是如何在固体、液体和气体中以不同的速度传播,以及在界面处的反射和透射行为。我对于冲击波如何影响材料的宏观和微观性质也充满好奇,例如它是否能够诱发材料的塑性变形、相变,甚至改变其化学组成?书中会不会通过大量的图表、数据和实验结果来展示这些现象?我希望这本书能够提供一个深入理解冲击波物理学的窗口,让我们能够洞察那些在日常生活中难以观察到的、物质在极端条件下的行为。

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《实验冲击波物理导引》这个名字,瞬间勾起了我对于那些宏伟自然现象的好奇心。我常常会想象,当陨石撞击地球,或者超新星爆发时,那种毁灭性的力量背后隐藏着怎样的物理规律?冲击波,就是这些剧烈事件中最直接、最震撼的表现形式之一。它不仅仅是能量的传递,更是一种物质状态的剧变,一种瞬间的相变,甚至可能触发材料内部的化学反应。这本书的“导引”二字,让我觉得它不仅是一本严谨的学术著作,更像是一位经验丰富的向导,带领读者一步步走进冲击波物理的奇妙世界。我尤其关注书中对于冲击波传播过程的描述,例如冲击波是如何在不同介质中衰减、反射、折射,以及与其他冲击波发生干涉的?书中是否会通过生动的图示和案例来解释这些复杂的过程?我希望它能涵盖不同类型的冲击波,比如在固体、液体、气体中的表现差异,以及它们在工程应用中的重要性,比如在材料加工、武器设计、地震勘探等领域。对于“实验”二字,我充满了期待,因为物理学的魅力就在于它的可验证性。我希望书中能够详细介绍用于产生和测量冲击波的各种实验方法,以及如何从实验数据中提取有价值的信息。

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“实验冲击波物理导引”——这几个字本身就充满了力量感和科学的严谨。我对冲击波现象一直抱有浓厚的兴趣,因为它们是宇宙中最普遍也最强大的物理过程之一。从星系的碰撞到地球上的每一次雷声,冲击波都在扮演着重要的角色。这本书的名字强调了“实验”,这正是我所需要的。理论的海洋固然广阔,但亲眼见证、亲手测量,才能真正理解这些深邃的物理规律。《导引》二字则暗示了这本书能够系统地引导读者,从基础概念到复杂的实验设计。我渴望了解冲击波的产生机制,比如如何通过高速碰撞、爆炸或激光诱导来产生可控的冲击波。同时,我也非常好奇书中会如何详细介绍各种测量冲击波的方法,包括压力传感器、速度测量技术、光学诊断手段等等。我想知道,科学家们是如何在极短的时间尺度内捕捉到这些瞬息万变的现象,并从中提取出有价值的信息。这本书能否帮助我理解冲击波在不同介质中的行为差异,例如固体、液体和气体中的冲击波有何不同?又或者,冲击波在材料科学、工程应用(如爆破、材料增强)方面扮演着怎样的角色?我期待这本书能够提供清晰的解答,并且充满引人入胜的实验细节。

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这本《实验冲击波物理导引》的书名,单单听上去就充满了力量与未知。我一直对那些能够揭示物质在极端压力和高速运动下行为的现象充满好奇。冲击波,在我看来,不仅仅是一种物理现象,更像是一种瞬间改变一切的催化剂,它能让原本稳定的物质展现出惊人的韧性与可塑性。想象一下,当巨大的能量在一个狭小的空间内爆发,物质的分子结构会被如何蹂躏、重塑,又会释放出怎样令人震撼的光影与声响?这本书似乎就是为那些渴望深入探索这些奥秘的人量身打造的。它不仅仅提供理论的框架,更强调“实验”二字,这意味着我们将有机会看到实际的测量、观测和分析是如何进行的,如何将抽象的物理定律转化为可视化的证据。我非常期待书中能够详细介绍各种实验装置的设计、工作原理,以及如何在严谨的科学方法下进行冲击波的产生、传播和探测。例如,关于冲击波的生成方式,我很好奇书中会涉及哪些前沿技术,是利用高能激光、爆炸物,还是某种我尚未了解的精密设备?而探测冲击波的手段,是否会涉及高速摄影、压力传感器、应变片等,以及如何处理这些数据来理解冲击波的性质?这些都是我最感兴趣的部分,相信本书定能满足我对于实验细节的渴求。

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