实验冲击波物理

　　冲击波物理是研究凝聚态物质，尤其是固态物质，在瞬态外力作用下的状态和性质变化规律的一门基础科学。目的是建立能够对物质受到高速碰撞和爆炸等外力作用时的动力学行为正确地进行预言、分析和评价的科学方法。众所周知，在第二次世界大战后，由于器研究的迫切需求，冲击波物理学科在苏联和美国等西方国家中得到了迅猛发展。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、液体和气体等许多物质的冲击绝热压缩数据，建立了比较完备的、描述这些物质受到冲击压缩的响应特性的数据库。随着冲击波物理研究领域的不断拓展、实验测量技术的不断进步和计算模拟能力的迅速提高，这些数据库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始于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非常困难的条件下开始了这项极具挑战性的工作。与其他核大国一样，首先发展和建立的动高压实验手段是用爆轰释放的化学能产生高压冲击波的实验技术和相应的测量技术，后来又发展了以二级轻气炮为代表的气炮加载实验技术。早期的实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年代初参加到实验冲击波物理研究工作中。到90年代初，外冲击波物理研究已经发展到了较高水平。90年代中期《禁止核试验条约》的签订使战略武器的可持续发展面临严峻的挑战，也为冲击波物理学科的发展带来了新机遇。特别是进入21世纪以后的10多年以来，我国在发展条件下的动高压物理的实验研究能力方面取得了长足进步，包括：在实验室条件下产生太帕（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；对具有亚纳秒至皮秒时间分辨力的瞬态动力学过程的精密实时诊断的能力；对实验测量数据的物理解读能力。从而标志着我国冲击波物理实验研究进入了国际先进行列。作者深感有必要对10年前出版的《实验冲击波物理导引》进行全面修订扩充，以便与有关领域的研究者分享作者和所在研究团队近20年来在实验冲击波物理的基础研究方面取得的成果。多年来，已经有不少论述冲击波物理基本问题的经典著作问世。《实验冲击波物理》主要讨论当前实验冲击波物理研究领域感兴趣的一些重要问题。由于当时实验研究重点关注内容的不同和研究能力的限制，这些问题在以往的著作中较少或基本没有涉及。《实验冲击波物理》注重于对实验研究中引用的基本概念和描述的物理图像进行剖析，从不同角度对本构关系这类经典问题和应变率斜波加载这类新问题进行讨论，引导读者认识当今冲击波物理实验的研究现状和发展方向；注重于建立具有实用价值的实验装置的设计方法，以及对实验数据的物理解读，以便能够从实验测量数据中获得规律性的认识。

暂缺《实验冲击波物理》作者简介

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 冲击绝热线测量在物态方程研究中的意义
1．3 冲击波物理的实验研究技术
1．3．1 实验加载技术
1．3．2 实验测量技术
1．4 小扰动传播的特征线理论基础
1．4．1 小扰动传播的守恒方程
1．4．2 小扰动传播的特征线方程
1．5 拉格朗日坐标及守恒方程
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方程
1．5．3 拉格朗日坐标系中的特征线方程
第2章 冲击绝热线的实验测量
2．1 冲击绝热线的基本走向
2．1．1 冲击波速度与粒子速度关系的五种基本类型
2．1．2 高压下金属材料的冲击绝热线
2．1．3 不同压力区D-u冲击绝热线的基本特点
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经平面冲击压缩达到的所有终态的轨迹
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
2．4．1 极低密度疏松材料D-u冲击绝热线的一般特征
2．4．2 极低密度疏松材料的p-p冲击绝热线的一般特征
2．4．3 依据密实材料的冲击绝热线估算疏松材料的冲击绝热线
2．4．4 冲击压缩下疏松材料的空穴塌缩模型
2．5 冲击绝热线的实验测量方法
2．5．1 冲击绝热线的法测量及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
2．5．3 第二类对比法实验装置
2．5．4 对比法实验测量中隐含的基本假定
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 疏松材料冲击绝热线的对比法实验测量
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 利用静高压实验数据构建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 等熵绝热线的一种解析表达式
2．9．1 以冲击绝热线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 金属材料在应力-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强度与本构关系
第7章 应变率斜波加载技术及相变动力学初步
第8章 激光速度和位移干涉测量技术基础
参考文献