郑哲敏 解开爆炸的力学密码

<正>从北京黄庄小区到中科院力学所,这条从家到单位的路,他一走就走了56年。在中科院力学所,也许你会经常看见这位准点到三楼上班的忙碌身影。他就是中国爆炸力学的奠基人与开拓者之一的郑哲敏。2013年1月,记者再见到他时,依旧和5年前一样:个头不高,精神矍铄,手拎黑色办公包,头戴鸭舌小帽,身着棉袄外套、黑色牛仔裤,架着金边眼镜,一笑眼睛就眯成一条缝。     

早期的中国科学院力学研究所——谈庆明研究员访谈录

谈庆明研究员回顾了中国科学院力学研究所从创立(1956年)到扩张(1958年),从调整(1961年)到“文革”的早期变迁历程.包括朱兆祥、林鸿荪帮助钱学森和钱伟长建所的贡献,钱学森、郭永怀的办所思想,“反右派”、“大跃进”、“除四害”、“超声波化”、“四清”等政治运动对力学所的冲击,爆炸力学学科在力学所的诞生和第一个发展高潮,郑哲敏、钱寿易的学术贡献等.     

岩石力学本构模型的研究现状及其进展

在讨论岩石力学本构模型的发展理论基础上，重点分析了各类模型的发展情况和存在的缺陷及损伤力学在岩石力学理论中的作用，最后指出了岩石力学本构模型的发展趋势。     

黄土中爆炸振动波的力学参数研究

炸药装药的土中爆炸波的传播和衰减规律是个很复杂的问题。由于土壤介质的复杂性和多样性,很难有统一的方法来预测其力学参数,如爆炸振动波的传播速度、土壤的动态力学特性和土中弹道的介质特性等;但这些力学参数在爆炸波衰减、破坏区域和土中弹道计算中,却是非常重要的;因此有必要给出它们的分析方法。针对我国渭河滩黄土土壤,研究爆炸波引起的土壤振动传播规律及力学参数的问题,以便为相关工作提供理论参考。     

带尾翼爆炸成形弹丸成形机理初探

爆炸成形弹丸装药采用3点起爆,运用爆轰波理论和数字模拟对3点起爆的爆轰机理和带尾翼爆炸成形弹丸的成形机理进行研究.研究结果表明：3点起爆后,爆轰波相互作用而形成超压.正是由于超压的形成,使得药型罩表面受到非均衡爆轰载荷作用,在有超压作用的药型罩的区域压合程度小,最终形成了带尾翼的爆炸成形弹丸.最后采用实验对数值模拟结果进行了验证.     

爆炸容器力学安全的敏感度分析方法

 为识别爆炸容器力学安全敏感因素,建立了基于拉丁超立方抽样(LHS)和Spearman偏秩相关分析方法的参数敏感度分析模型。采用该模型对某容器内爆炸过程进行了大量数值模拟和统计分析,给出了相关因素的敏感度大小及排序,分析了样本量、参数分布类型及参数取值范围对敏感度分析结果的影响,并与其他敏感度分析方法进行了比较。结果表明,对所研究的爆炸容器,体积比内能、屈服强度为影响容器力学安全的最敏感因素,切线模量为较敏感因素,而弹性模量、泊松比为不敏感因素;且体积比内能与容器应变正相关,泊松比与容器应变不相关,其他因素与容器应变负相关。本研究建立的爆炸容器力学安全敏感度分析方法可用于各类爆炸容器的力学安全敏感因素分析,为优化容器设计和促进试验安全提供了量化依据。     

爆炸抛撒过程的研究进展

爆炸抛撒指含能材料爆炸产生的瞬时高压对周围介质产生驱动作用的过程,这种驱动方式在军事和民用工程中获得了广泛应用。整理了国内外涉及爆炸抛撒武器的研究资料,详细分析了爆炸抛撒在化学武器、FAE、灭火弹药、金属颗粒流毁伤元中的应用,从理论分析、数值仿真和试验研究等方面对爆炸抛撒过程的研究进行了综述,系统总结了爆炸抛撒过程中云雾范围、颗粒速度、尺寸、浓度和温度效应等主要参数的研究进展,归纳了各参数规律性的表现,提出了今后应该重点解决的问题和研究方向。     

做国家需要的科学家——郑哲敏院士的科学人生

2013年1月18日,因为对"爆炸"的精准掌控和对力学学科的突出贡献,郑哲敏院士获得了2012年度国家最高科学技术奖。郑先生何以能取得如此高的科学成就?为此我们采访了中科院力学所前任所长洪友士研究员。     

封头的爆炸成形

讨论了爆炸成形的原理及主要工艺参数的选择、计算,给出了两组爆炸成形实例及相关结论.     

SUPER CE/SE的新算法及其在爆炸力学中的应用

研究了SUPER CE/SE的新算法及其在爆炸力学中的应用.算法和模型方面,主要包括改进CE/SE算法、快速杂交粒子水平集方法、常用化学反应模型和两流体模型.使用上述算法和模型,对激波楔面反射、爆炸焊接、爆轰波胞格结构和气液两相爆轰问题进行了数值模拟.数值结果表明,该文采用的算法具有计算精度高、应用范围广和兼容性强等优点,可广泛应用于爆炸力学的数值研究.     

新型数字激光动光弹性实验技术在爆炸力学中的应用

 用泵浦激光器和高速数码相机(Fastcam SA5)分别取代传统的多火花式点光源和多幅式胶片相机,将高速数码相机和激光光源组成的高速摄影系统与动光弹性实验方法相结合,建立了新型数字激光动光弹性实验系统。应用该系统进行了爆炸载荷下的动光弹性实验研究,实验显示,与传统动光弹性实验系统相比,新型数字激光动光弹性实验系统具有记录时间长、采集频率高、实验结果可靠、操作方便、便于实现自动化分析处理等特点。研究结果表明,这一新型数字激光动光弹性实验技术是研究爆炸力学的有效工具。     

理论力学习题课教学研究与探索

分析理论力学解题难的原因,研究解决困难的方法并进行实践探索     

高师物理专业力学课程改革--普通物理力学和理论力学打通教学的实践与思考

本文讨论了高师物理专业力学课程实施教学改革,打通普通物理力学和理论力学教学的必要性和可行性,介绍了我们实施改革教学的实践和思考。     

爆压对炸药近场水中爆炸冲击波能的影响

为了研究爆轰压力对炸药近场水中爆炸冲击波能的影响,根据爆轰理论计算得到了不同爆压的太安炸药的JWL状态方程参数,在此基础上针对不同爆压太安炸药开展了水中爆炸数值模拟,得到了不同爆压的近场冲击波能。结果表明:爆压的变化对近场冲击波能具有显著影响,爆压太高或太低都不利于在近场形成较高的冲击波能;存在"合适的爆压",使得炸药水中爆炸近场的冲击波能较高。对于太安炸药而言,该"合适的爆压"不是一个爆压值,而是一个爆压范围,即9~13 GPa。研究结果对于反鱼雷鱼雷用炸药的配方设计具有一定参考价值。     

理论力学教学方法的探讨

理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学,它被广泛渗透并应用于各个科学领域,就工科的一系列课程而言,无不以理论力学为基础,因而理论力学又是高等教育中的一门重要的基础课程。教师应该认真备课,授课时采用互动式教学,提高学生的学习兴趣,能把在实验或生活中见到的力学现象带到课堂上来,使分析问题和解决问题的能力得到提高。     

金属桥箔爆发规律的数值计算

为研究金属桥箔的桥区尺寸和厚度对其爆发性能的影响,通过实验测试了不同尺寸金属桥箔的爆发电流和爆发电压曲线. 实验结果表明,随着金属桥箔桥区尺寸和厚度减小,金属桥箔的爆发电流减小,爆发时间提前. 利用FIRESET动态电阻模型计算了不同桥区尺寸和厚度的金属桥箔的爆发电流和爆发电压曲线,计算结果与实验数据基本吻合,验证了模型的准确性和测试结果的有效性. 对实验和计算结果分析可知,减小桥箔尺寸和厚度有利于减小其爆发电流,桥箔尺寸和厚度变化与爆发点变化基本呈线性关系.      

管材向内翻卷变形的力学分析

采用旋转壳体的薄膜理论,建立管材向内翻卷变形力学模型,对内翻变形的力学特征、变形特征、影响因素进行分析．实现内翻须满足的受力条件为：内翻力应小于传力区产生轴对称失稳变形的临界失稳力及镦粗变形的镦粗力;翻卷圆角半径对内翻力的影响明显,是主要的变形工艺参数,存在最佳翻卷圆角半径,它取决于管坯尺寸与摩擦条件,使内翻变形力最小,内翻变形过程非常稳定;内翻变形区管壁壁厚存在增厚效应,其变形程度越大,管壁增厚量增大,内翻力也增大．     

弹塑性力学变分原理的新形式

以参量变分原理为基础,建立并证明了二类变量变分原理,针对最小势能原理,给出了有限元列式,并把非线性约束项划归到目标函数中,构造出适合于神经网络的处理的变分原理形式,证明非线性约束处理前后的等价性,讨论了非线性项系数的确定方法。     

爆炸成型弹丸对含水复合装甲侵彻的实验研究

对用于反舰(潜)复合式鱼雷战斗部的前级聚能装药爆炸成型弹丸进行了成型实验及其对多层含水复合装甲的侵彻实验,利用脉冲X光高速摄影技术和电探针测试技术得到了爆炸成型弹丸的飞行特性和对含水复合装甲的侵彻规律. 实验结果表明,采用变壁厚球缺罩聚能装药战斗部有利于侵彻大间隔含水复合装甲防护结构,为复合式鱼雷战斗部的优化设计提供参考.     

瓦斯爆炸气相爆轰参数的数值计算与分析

结合所建立的掘进巷道瓦斯爆炸的物理模型，当已知瓦斯聚积位置、体积和浓度时，利用Hugoniot方程和Rayleigh方程推导出了瓦斯爆轰参数的公式。同时，给出了在瓦斯强爆轰、弱爆轰和瞬时爆轰三种情形下的气相爆轰参数的表达式。利用爆轰波理论和流体动力学理论对算例进行验证，并且对结果进行了讨论和分析后认为，爆轰产物组分与温度和压力密切相关，在对爆轰波参数进行精确计算时，需要考虑爆轰温度和压力条件。