• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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波动传播简介

波动传播简介[J]. 爆炸与冲击, 2024, 44(8): 081401. doi: 10.11883/bzycj-2024-0233
引用本文: 波动传播简介[J]. 爆炸与冲击, 2024, 44(8): 081401. doi: 10.11883/bzycj-2024-0233

波动传播简介

doi: 10.11883/bzycj-2024-0233
  • 爆炸/冲击碰撞问题极为严峻,防护材料与结构不断推陈出新,材料非均匀性、非连续性对传统的波传播理论提出了全新的挑战,亟需认识新材料/结构在强动载荷作用下的波传播特性,发展计及材料非线性、界面非线性影响的波传播理论,以指导高强韧防护材料设计和应用,全面提升装备防护性能,促进深海、深空、深地、国防和民用等相关领域的发展。

    波动是一个物质运动形式,波动传播过程承载着材料和结构非常重要的物理过程和物理规律。传统的波动传播研究近年来遇到了瓶颈:由于研究对象的复杂性,材料和结构的动力学响应和性能表征非常依赖于数值分析方法。这为波动传播研究提供了更为广泛的应用领域,但同时也制约了波动理论分析和实验测试技术的有效发展。因此,为适应新材料、新结构、新型应用背景的需求,需要对复杂介质和复杂结构在复杂物理过程中的波动传播特性,尤其是与物理规律相关联的力学响应,开展更为广泛而深入的探索。

    波动传播特性与所研究的介质密切相关。介质的内在几何构型、物理特征以及应力状态都影响到波动响应规律。波动传播的研究要解决新型应用背景下复杂介质的合理描述问题。在微纳米尺度上,介质中的基本作用通过作用场(如Tersoff势、Lenard-Jones势等)和势力进行传递,短时波动反映了这种场与粒子的相互作用形成过程,长期作用则反映出粒子在作用场中的稳态振动效应。在细微观尺度上,介质主要通过粒子簇形成的代表元之间的接触作用(包括范德华力等)传递信息,其波动作用在某种程度上可反映势场和力场的转换。在宏观尺度上,通过牛顿力学体系建立介质中物质微元的波动方程,其波动作用反映了非平衡力场的传递过程。同时,宏观尺度的冲击突变往往包含细微观尺度众多的稳态和非稳态的振动响应;细微观尺度亦然。因此,正确认识波动的物理机制,建立合理的波动传播方程显得尤为重要。这属于正问题。

    波动传播响应与所研究的背景密切相关。一般而言,材料动力学研究的是材料的局部惯性效应,而结构动力学反映的是结构总体的惯性效应。强动载荷作用下材料的力学行为主要包括动态强度及其应变率效应和尺寸效应等等,强动载荷作用下材料的物理过程包含冲击极化、相变波、弯曲波、热激波等能反映物理参量变化的动态过程。动载荷作用下结构的物理力学响应的研究主要包括结构的动态强度、结构防护优化等方面。这些研究需要结合波动传播理论进行分析,属于反问题。

    近年来,由于深海、深空、深地、国防和民用等相关领域发展的需求,对材料和结构冲击性能的要求越来越高,冲击动力学领域的相关会议均将材料和结构的波动传播研究作为会议的重要议题。在霍普金森杆、摆锤、梯度多胞子弹等实验技术方面已取得了显著的成效;同时,在激波管、水下爆炸、现场爆炸等实验环境下测试得到了复杂结构的波动传播过程和强度效应。这些实验研究加深了对波动传播理论的理解,促进了波动传播理论的发展。

    该专刊主要征稿范围包括:微细观非连续介质中波传播特性,非均匀材料冲击动力学行为与设计,热激波、相变波等物理特性相关波的传播特性,大尺度中爆炸冲击波的传播特性。经邀稿/自由来稿和按照《爆炸与冲击》期刊的严格审稿流程,录用了2篇综述论文和20篇研究论文,分成两期刊登。在此对作者与审稿专家的辛勤付出表示衷心的感想,对《爆炸与冲击》编辑部和曾月蓉老师的大力支持表示感谢!

    中国科学技术大学 徐松林 研究员、郑志军 副教授

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出版历程
  • 网络出版日期:  2024-07-15
  • 刊出日期:  2024-08-05

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