爆炸力学(通用3篇)
爆炸力学 篇一
爆炸力学的基本原理及应用
爆炸力学是研究爆炸现象的科学，涉及到物体在爆炸过程中的能量释放、气体动力学、冲击波传播等多个方面。它不仅在军事领域有广泛的应用，还在民用领域中发挥着重要的作用。本文将介绍爆炸力学的基本原理及其在军事和民用领域中的应用。
爆炸力学的基本原理主要包括能量转化、能量释放和冲击波传播三个方面。在爆炸过程中，爆炸物的内能被转化为热能、动能和声能等形式的能量，并通过气体的膨胀和冲击波的传播释放出来。冲击波是由爆炸物瞬间释放的高温高压气体产生的，它以超音速传播，对周围环境产生巨大的冲击力和破坏力。
在军事领域中，爆炸力学被广泛应用于炸药研制、弹药设计和爆破工程等方面。通过研究爆炸物的化学组成和物理性质，可以设计出具有特定爆炸性能的炸药，如高爆炸药、燃烧炸药和高能炸药等。同时，爆炸力学还可以指导弹药的结构设计，以提高弹药的杀伤力和穿甲能力。此外，爆破工程也是爆炸力学的重要应用领域之一，它包括拆除建筑物、开采矿石和炸除障碍物等方面。通过合理的爆破设计，可以最大限度地减少对周围环境的影响，并确保工程的安全进行。
在民用领域中，爆炸力学的应用也非常广泛。例如，在石油和天然气工业中，通过研究爆炸物的燃烧性能和爆炸特性，可以确保油气管道的安全运输和储存。另外，爆炸力学还可以用于汽车安全设计，通过研究汽车碰撞时的爆炸力学原理，设计出更安全的汽车结构和安全气囊系统。此外，爆炸力学还被应用于火灾防控领域，通过研究火灾中的燃烧和爆炸过程，可以制定出有效的火灾防控措施，保护人民的生命财产安全。
总之，爆炸力学是一门重要的科学，它不仅在军事领域有广泛的应用，还在民用领域中发挥着重要的作用。通过研究爆炸力学的基本原理，可以更好地了解爆炸现象的本质，并应用于实际工程中，保障人民的生命财产安全。
爆炸力学 篇二
当代爆炸力学研究的新进展
爆炸力学作为一门重要的科学，一直以来都备受研究者的关注。近年来，随着科学技术的不断进步，爆炸力学研究也取得了一系列新的进展。本文将介绍一些当代爆炸力学研究的新进展，包括高速摄影技术的应用、爆炸物与材料的相互作用研究和数值模拟方法的发展。
高速摄影技术在爆炸力学研究中的应用是一个重要的进展。传统的摄影技术难以捕捉到爆炸过程中瞬间的变化，而高速摄影技术可以以高帧率记录爆炸过程中的细节。例如，通过高速摄影技术可以观察到爆炸物燃烧过程中的火焰传播、冲击波的形成和破坏现象等。这为爆炸力学的研究提供了更为详细的实验数据，有助于深入理解爆炸过程中的物理机制。
另一个新的研究方向是爆炸物与材料的相互作用。在爆炸过程中，爆炸物与周围环境中的材料发生相互作用，产生碎片、冲击波和热辐射等效应。研究爆炸物与材料的相互作用有助于评估爆炸威力和破坏范围，并为设计防护措施提供依据。近年来，研究者通过实验和数值模拟的方法，探索了不同爆炸物与材料之间的相互作用机制，为爆炸力学研究提供了新的视角。
数值模拟方法的发展也是当代爆炸力学研究的重要进展之一。传统的实验方法受到条件限制和安全风险，而数值模拟方法可以通过计算机模拟爆炸过程，预测爆炸物的性能和爆炸效果。近年来，随着计算机技术的不断发展，数值模拟方法在爆炸力学研究中得到了广泛应用。通过数值模拟方法，研究者可以模拟爆炸物的燃烧过程、冲击波的传播和破坏效应等，为爆炸力学的研究提供了重要的工具。
综上所述，当代爆炸力学研究取得了一系列新的进展，包括高速摄影技术的应用、爆炸物与材料的相互作用研究和数值模拟方法的发展等。这些新的进展为爆炸力学的深入研究提供了新的方法和思路，有助于进一步提高爆炸物的性能和安全性。
爆炸力学 篇三
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。泰勒、卡门、拉赫马图林各自独立创建了塑性波理论，发展了测定冲击载荷下材料的力学性能的方法。
泽利多维奇和诺伊曼研究了爆轰波的内部结构，使爆轰理论得到巨大的进展。朗道和斯坦纽科维奇等研究了爆轰产物的状态方程，并推进了非定常气体动力学的发展。科克伍德等建立了水下爆炸波的传播理论。
原子武器的研制大大促进了凝聚态炸药爆轰、固体中的激波和高压状态方程以及强爆炸理论的研究。泰勒、诺伊曼和谢多夫各自建立了点源强爆炸的自模拟理论，以麦奎因为代表的美国科学家对固体材料在高压下的物理力学性能作了系统的研究。经过这一时期的工作，爆炸力学作为一门具有自己特点的学科终于形成。
战后，核武器和常规武器的效应及其防护措施的研究继续有所发展；在爆破工程中研究出多种新型的控制爆破技术；出现了利用爆炸进行材料成型、焊接、硬化、合成的爆炸加工技术。
同这些新技术发展相适应，爆炸力学也就发展成为包括有爆轰学、冲击波理论、应力波理论、材料动力学、空中爆炸和水中爆炸力学、高速碰撞动力学(包括穿甲力学、终点弹道学)、粒子束高能量密度动力学、爆破工程力学、爆炸工艺力学、爆炸结构动力学、瞬态力学测量技术等分支学科和研究领域的体系了。
爆炸力学的内容和特点
爆炸力学的一个基本特点是研究高功率密度的能量转化过程，大量能量通过高速的波动来传递，历时特短，强度特大。其次
爆炸研究促进了流体和固体介质中冲击波理论、流体弹塑性理论、粘塑性固体动力学的发展。爆炸在固体中产生的高应变率、大变形、高压和热效应等推动了凝聚态物质高压状态方程、非线性本构关系、动态断裂理论和热塑不稳定性理论的研究。爆炸的瞬变过程的研究则推动了各种快速采样的实验技术，其中包括高速摄影、脉冲x射线照相、瞬态波形记录和数据处理技术的发展。爆炸力学还促进了二维、三维、具有各种分界面的非定常计算力学的发展。
爆炸现象十分复杂，并不要求对所有因素都进行精确的描述，因此抓住主要矛盾进行实验和建立简化模型，特别是运用和发展各种相似律或模型律，具有重要意义。
爆炸波在介质中的传播以及波所引起的介质的流动变形、破坏和抛掷现象是爆炸力学研究的中心内容。爆炸包括空中爆炸、水下爆炸、地下爆炸和高速碰撞等。对于空中核爆炸，须考虑在高温、高压条件下包括辐射在内的空气热力学平衡性质和非平衡性质。
对于水下爆炸，水的高速空化及其消失往往是重要的因素。对于地下爆炸和高速碰撞，则须考虑在高温、高压、高应变率条件下，介质的本构关系和破坏准则。这些都属于介质的基本力学性质。因此，在这些极端条件下，介质的力学性质是爆炸力学和其他学科共同感兴趣、合作研究的领域。
爆轰的流体力学理论是波在可反应介质中当化学反应和力学因素强烈耦合时的流体力学理论。气相、液相，固相、混合相物质的稳态和非稳态爆轰、爆燃和爆轰间的转化、起爆机理和爆轰波结构等都是爆轰学研究的对象。
此外，还有与工程应用直接相联系的工程爆破理论和技术，如爆炸加工的理论和工艺，抗核爆炸防护工程中结构动力学和岩土动力学问题，同常规武器设计相联系的内弹道学与终点弹道学。
爆炸力学在军事科学技术中起重要作用。在发展核武器、进行核试验、研究核爆炸防护措施方面，爆炸力学是重要工具。在各种常规武器弹药的研制、防御方面，炸药爆轰理论、应力波传播理论和材料的动态特性理论等都是理论基础。
激光武器和粒子束武器也需要从爆炸力学的角度进行研制，爆炸力学研究还为航天工程提供多种轻便可靠的控制装置。爆炸力学实验技术(如冲击波高压技术)为冲击载荷下材料的力学性能的研究提供了方法和工具。
在矿业、水利和交通运输工程中，用炸药爆破岩石(爆破工程)是必不可少的传统方法。现在光面爆破、预裂爆破技术的应用日益广泛。在城市改造、国土整治中，控制爆破技术更是十分重要。爆炸在机械加工方面也有广泛的应用，如爆炸成型、爆炸焊接、爆炸合成金刚石、爆炸硬化等。
爆炸防护在工业安全方面有特殊重要的地位。井下瓦斯爆炸、天然气爆炸、粉尘爆炸(例如铝粉、煤粉、粮食粉末等)，煤井中的瓦斯和二氧化碳突出等都是生产上十分关心的问题。对于上述问题，爆炸力学的任务是探明现象，查清机理，提供工程方法。
