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三一文库（）/初中三年级〔爆炸力学[1]〕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著名科学家的重视。
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。
爆炸力学讲义1. 引言爆炸力学是研究爆炸现象及其背后的物理和化学原理的科学领域。
本讲义将介绍爆炸力学的基本概念、原理和应用，以帮助读者更好地理解和应对与爆炸相关的问题。
2. 爆炸基础知识2.1 爆炸定义爆炸是指在一定条件下，物质内部能量迅速释放并产生剧烈的火焰、光亮、声响和气体冲击波等现象。
它是一种极为复杂的物理过程，涉及能量转换、物质相变和反应动力学等多个方面。
2.2 爆轰与爆燃在爆炸中，有两个重要概念需要区分：爆轰和爆燃。
爆轰是指在超声速下，火焰由点火源向未点火区域传播，并产生可见的冲击波。
而爆燃则是指火焰以亚声速蔓延，并没有明显的冲击波。
2.3 爆速与传播方式爆速是指爆炸波传播的速度。
根据传播方式的不同，爆速可以分为两种类型：很快爆速和相对较慢的爆速。
其中，很快爆速通常用于高爆炸物，而相对较慢的爆速通常用于低爆炸物。
3. 爆炸物理学3.1 爆炸能量在一个完整的化学反应中，反应物与产物之间的能量差称为焓变。
当焓变为负值时，反应释放出能量；当焓变为正值时，反应吸收能量。
在爆炸中，焓变通常为负值，因此释放出大量能量。
3.2 燃烧过程在一个典型的固体燃料中，可分为三个阶段：引燃、扩展和消耗。
引燃阶段是指点火源接触到固体表面并引发可燃物质开始氧化反应；扩展阶段是指火焰从点火源向周围蔓延；消耗阶段是指可燃物质被完全消耗。
3.3 爆轰过程在一个典型的气体爆炸中，可分为四个阶段：压缩、点火、爆轰和扩展。
压缩阶段是指气体被压缩到一定程度；点火阶段是指点火源引发气体燃烧；爆轰阶段是指反应物快速释放能量，并形成冲击波；扩展阶段是指冲击波向周围传播。
4. 爆炸力学应用4.1 爆炸物品安全处理由于爆炸物品可能对人员和环境造成严重伤害，因此安全处理是至关重要的。
包括合理储存、运输和处理爆炸物品的规范，以及采取适当的安全措施来减少事故风险。
4.2 爆破工程爆破工程广泛应用于采矿、建筑和拆除等领域。
通过控制爆炸能量的释放方式和方向，可以实现精确的地质勘探、岩土工程处理和建筑拆除等目标。
爆炸力学的研究方法
爆炸力学是力学的一个分支，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。
爆炸力学的研究方法主要包括以下几种：
1. 波动方法：爆炸时的波动是爆炸时能量转化的重要形式，因此波动方法成为揭示爆炸规律的基本方法。
例如，爆轰波理论和强激波理论等，都是基于波动方法提出的重要理论。
2. 物质形态变化的研究：爆炸时物质形态可能从固态变成液态、气态、等离子态，发生流固耦合、力-热-光电耦合和化学耦合等，因此需要考虑物质形态变化对爆炸的影响。
3. 物态方程的研究：物态方程是描述物质在强动载荷作用下的状态变化的方程，是研究爆炸现象必须解决的一个课题。
物态方程可以通过实验获得经验公式，也可以通过物理力学获得半经验半理论公式。
4. 数值模拟研究：随着计算机技术的发展，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，可以模拟爆炸过程、分析爆炸特性及传播规律等。
5. 实验研究：实验研究是探索科研规律的重要手段，通过实验手段可以对爆炸过程进行测试和分析，获得实验数据，进而分析爆炸特性和传播规律。
此外，爆炸力学研究还需要考虑多种因素的耦合作用，如力-热-化耦合效应等。
同时，根据对爆炸现象内在本质的深刻认识，分清主次因素，用量纲分析原理构造无量纲控制量等，也是爆炸力学研究的重要方法。
总之，爆炸力学的研究方法多种多样，需要综合运用各种手段来揭示爆炸现象的规律和机理。
爆炸力学载荷加载方式爆炸力学载荷加载方式是指在爆炸装置引爆后，其释放的巨大能量通过不同的传递方式对周围环境施加力和压力的过程。
这种加载方式可以用来研究和模拟爆炸对建筑物、结构物、材料等的破坏和影响。
在爆炸力学中，常见的载荷加载方式主要有冲击波荷载、气体冲击荷载和碎片荷载。
冲击波荷载是爆炸物体爆炸产生的冲击波作用在物体表面的力。
冲击波通过介质媒体的传播，以高速和高压的形式冲击物体表面，从而产生破坏。
冲击波荷载可以通过数学模型和实验模拟来研究。
数学模型通常使用爆轰理论、气体动力学和流体力学等来描述冲击波的传播规律和力学特性。
实验模拟常用的方法包括冲击试验、爆炸试验和数值模拟等。
气体冲击荷载是爆炸产生的气体流动对物体施加的力和压力。
爆炸产生的高温气体膨胀、加速和冲击作用在物体上，造成物体的破坏和形变。
气体冲击荷载的大小与爆炸装置的能量、距离和环境介质等因素有关。
对于气体冲击荷载的研究，常用的方法包括气体动力学模型和计算流体动力学模拟。
这些方法可以计算和预测物体受到的气体流动冲击荷载。
碎片荷载是爆炸产生的破片对物体施加的力和压力。
在爆炸中，装置和周围环境的物体会发生碎裂和飞散，形成大量的碎片。
这些碎片具有高速和高能量，对周围的物体产生破坏和伤害。
研究和模拟碎片荷载的方法主要包括碎片实验、数值模拟以及傅里叶分析等。
这些方法可以测量和分析碎片的速度、质量和分布规律，从而预测物体受到的碎片荷载。
总之，爆炸力学载荷加载方式是研究爆炸对物体破坏和影响的重要手段。
通过对冲击波荷载、气体冲击荷载和碎片荷载的研究，可以更好地理解和评估爆炸事件对人类和环境的影响，为防爆研究和应急管理提供依据。
爆炸力学讲义1. 引言爆炸力学是研究爆炸过程中能量释放、物体运动和损伤效应的学科。
它涉及多个领域，如物理学、化学、工程力学等，对于爆炸事故的预防和安全防护具有重要意义。
本讲义将全面介绍爆炸力学的基本概念、原理和应用。
2. 爆炸的定义与分类爆炸是指物质在极短时间内迅速释放大量能量，并引起剧烈的声、光和冲击波等现象。
根据爆炸产生的能量形式，可将其分为化学爆炸、核爆炸和物理爆轰三类。
2.1 化学爆炸化学爆炸是指由于化学反应放出大量能量而引起的爆炸现象。
常见的化学爆炸包括火药、TNT等。
其产生过程可分为初期点火阶段、中期传播阶段和末期消耗阶段。
2.2 核爆炸核爆炸是指由核裂变或核聚变引起的爆炸现象。
核爆炸释放的能量远远超过化学爆炸，具有极强的杀伤力和破坏力。
核爆炸可分为空中爆炸、地下爆炸和水下爆炸等形式。
2.3 物理爆轰物理爆轰是指由于物体在高速运动过程中受到外界冲击而引起的爆炸现象。
常见的物理爆轰包括汽车碰撞、航空事故等。
物理爆轰产生的能量主要来自于动能转化。
3. 爆炸力学基本原理3.1 爆炸波传播在化学爆炸中，当点火源引发反应后，会形成一个高温高压气体区域，并产生冲击波和火焰。
冲击波以超音速传播，将周围气体压缩并造成巨大冲击力。
3.2 爆炸反应化学爆炸反应分为自维持链式反应和非自维持链式反应两类。
自维持链式反应是指反应中生成的活性物质可以继续引发反应，形成链式反应过程。
非自维持链式反应则不具备这种特性。
3.3 爆炸损伤效应爆炸产生的冲击波、火焰和飞溅物等会对周围物体造成损伤。
冲击波能够引起结构物体的位移和破坏，火焰可以引发火灾，飞溅物可以造成伤害。
4. 爆炸力学的应用4.1 军事领域爆炸力学在军事领域具有重要意义。
它被用于开发新型武器、改进装甲材料、设计防护措施等。
同时，爆炸力学也被用于模拟战争场景和评估武器系统性能。
4.2 工程领域爆炸力学在工程领域中广泛应用于建筑物抗震设计、爆破拆除工程、隧道工程等。
matlab 爆炸力学一、什么是爆炸力学爆炸力学是研究爆炸现象的科学，包括爆炸物质的性质、爆炸过程中物质的运动和变化规律、爆炸波的传播规律以及对周围环境的影响等方面。
二、matlab在爆炸力学中的应用matlab是一种高级技术计算语言和交互式环境，具有强大的数值计算和数据可视化功能。
在爆炸力学中，matlab可以用于模拟和分析各种爆炸现象，如冲击波传播、气体扩散等。
1. 冲击波传播模拟冲击波是一种由高压气体形成的压缩波，它是爆炸产生的主要效应之一。
利用matlab可以建立数值模型来模拟冲击波在不同介质中传播时的变化规律。
例如，可以利用有限元法建立三维模型来模拟地下核试验产生的地震波。
2. 爆轰反应分析爆轰反应是指在极端条件下（如高压、高温等）下发生的快速氧化反应。
利用matlab可以建立化学反应动力学模型来分析爆轰反应的机理和过程。
例如，可以利用matlab分析TNT等炸药的燃烧过程。
3. 气体扩散模拟在爆炸过程中，气体会迅速扩散并对周围环境产生影响。
利用matlab 可以建立数值模型来模拟气体扩散的过程和规律。
例如，可以利用Navier-Stokes方程建立流体力学模型来分析气体扩散的特性。
4. 爆炸后果评估爆炸事件会对周围环境和人类产生严重影响，因此需要进行后果评估以制定相应的安全措施。
利用matlab可以建立数值模型来预测爆炸事件的后果，如伤亡人数、房屋损坏等。
三、matlab在爆炸力学中的优势1. 强大的数值计算能力matlab具有强大的数值计算能力，能够快速处理大量数据，并进行高精度计算。
2. 丰富的可视化功能matlab具有丰富的可视化功能，可以将计算结果以图表或动画的形式展示出来，方便用户进行分析和理解。
3. 灵活的编程语言matlab具有灵活的编程语言，可以根据用户需求进行定制化开发，并与其他软件进行集成。
4. 大量的工具箱支持matlab拥有大量的工具箱支持，如信号处理、图像处理、优化等，可以满足不同领域的需求。
爆炸力学考试题及答案解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 爆炸力学中，爆炸波在介质中传播时，其速度与介质密度的关系是：A. 正比B. 反比C. 无关D. 先正比后反比答案：B2. 爆炸冲击波的超压与距离的关系是：A. 正比B. 反比C. 无关D. 先正比后反比答案：B3. 在爆炸力学中，爆炸能量的释放会导致介质的哪些变化？A. 温度升高B. 压力升高C. 密度增加D. 所有选项答案：D4. 爆炸波在不同介质中的传播速度不同，以下哪种介质中传播速度最快？A. 空气B. 水C. 土壤D. 金属答案：D5. 爆炸波在介质中传播时，其能量损失的主要方式是：A. 介质吸收B. 介质反射C. 介质折射D. 介质散射答案：A6. 爆炸冲击波的超压与介质的哪种性质有关？A. 密度B. 弹性模量C. 粘度D. 表面张力答案：A7. 爆炸波在介质中传播时，其能量损失的次要方式是：A. 介质吸收B. 介质反射C. 介质折射D. 介质散射答案：B8. 爆炸波在介质中传播时，其能量损失的次次要方式是：A. 介质吸收B. 介质反射C. 介质折射D. 介质散射答案：C9. 爆炸波在介质中传播时，其能量损失的再次次要方式是：A. 介质吸收B. 介质反射C. 介质折射D. 介质散射答案：D10. 爆炸波在介质中传播时，以下哪种介质中能量损失最大？A. 空气B. 水C. 土壤D. 金属答案：C二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些因素会影响其传播速度？A. 介质的密度B. 介质的温度C. 介质的压力D. 介质的弹性模量答案：A, B, C, D2. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些因素会影响其超压？A. 爆炸能量的大小B. 爆炸点到观测点的距离C. 介质的密度D. 介质的弹性模量答案：A, B, C, D3. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些因素会影响其能量损失？A. 介质的吸收能力B. 介质的反射能力C. 介质的折射能力D. 介质的散射能力答案：A, B, C, D4. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些介质中传播速度最快？A. 空气B. 水C. 土壤D. 金属答案：D5. 爆炸波在介质中传播时，以下哪些介质中能量损失最大？A. 空气B. 水C. 土壤D. 金属答案：C三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述爆炸波在介质中传播时的能量损失机制。
岩体爆炸力学学习内容一、波的概念与定义波的基本性质，周期波，线性与非线性波二、应力波分类应力波定义，按照应力类型分类的应力波，按照应力大小分类的应力波三、波在边界上的反射与透射能量的反射与透射，波阻抗匹配四、弹性波理论波动方程，波动方程的特殊解，应变波在岩体中的传播五、岩石爆破机理炮孔中的爆炸过程，炮孔周围岩石的破碎过程，岩体爆破的应力波理论六、岩石性质对爆破作用的影响岩石的动强度，岩石的动弹性常数，岩体结构对爆破作用的影响七、爆炸波对建筑物的影响差别位移机理，弹性振动的安全极限，建筑物的动力响应，振动与炸药量、距离、爆破方式和地形的关系主要参考书1. 杨善元编. 岩石爆破动力学，煤炭工业出版社，19932. J 亨利奇著. 爆炸动力学及其应用，科学出版社，19873. 钮强编著. 岩石爆破机理，东北工学院出版社，19904. 哈努卡耶夫著，刘殿中译. 矿岩爆破物理过程，冶金工业出版社，19805. 徐芝纶编. 弹性力学，高等教育出版社6. 张挺编著. 爆炸冲击波测量技术，国防工业出版社，19847. 莱茵哈特著. 固体中的应力瞬变，冶金工业出版社，1980一、爆炸力学涉及的工程问题1. 爆炸作用类型：接触爆炸、临近爆炸、介质内爆炸2. 爆炸及其在工程中的应用：水中爆炸、土中爆炸、岩体中爆炸岩体爆破存在的问题：爆炸作用下的岩体破碎机理；结构面对爆破作用的影响（波的传播、反射、折射、透射，软弱层的吸能作用）；岩体破碎与能耗的关系；岩体爆破危害的控制（最为突出的是爆破地震效应，尤其在城市浅埋隧道施工中要求微震控制爆破开挖、顺层岩质边坡的动力稳定方面尚有许多问题有待解决）二、应力波分类1. 应力类型分类的应力波：法向应力→纵波（拉、压应力）；切向应力→横波（剪应力）2. 应力大小分类的应力波：冲击波；应力波、地震波爆破地震波与自然地震波的差异？3. 应力波衰减：指数衰减、幂衰减，衰减指数与岩体泊松比的关系4. 波的应力特征：p p v C ρσ=s s v C ρτ=振动速度、振动加速度、振动位移的相互关系三、波在边界上的反射与透射1. 界面上正反射、折射条件与原理，惠更斯原理、界面连续条件（应力相等、速度相等）2. 反射、折射应力、能量解、界面两侧介质波阻抗相互关系对反射、折射状态的影响3. 节理、裂隙及其充填物对应力波传播的影响四、弹性波理论1. 运动微分方程2. 平面波的传播及其解3. 岩体中的应力瞬变五、岩石爆破机理1. 炮孔中的爆炸过程：凝聚态炸药的爆轰理论，爆轰压力2. 岩体中的动态应力场3. 不耦合装药时爆轰气体的绝热膨胀4. 应力波参数计算六、岩石性质对爆破作用的影响1. 岩石的动态抗拉、抗压强度影响2. 岩石泊松比的影响3. 弹性模量的影响4. 岩石内摩擦角的影响5. 岩石密度的影响6. 岩体各向异性与非均质性的影响7. 岩体含水率的影响七、爆炸波对建筑物的影响1. 差别位移的概念、差别位移对建筑物变形、破坏的影响2. 建筑物在爆破动力作用下的破坏判据3. 爆破振动特性（幅值、频率）对建筑物的动力响应影响4. 振动与炸药量、距离、爆破方式和地形的关系。
