一文说尽冲击动力学——固体中冲击波的质量、动量、能量守恒方程和状态方程

点击上方蓝字了解更多计算与STEM领域研究前沿我们之前介绍了不同材料（固体、粉末、混合物和合金）的朗肯-休戈尼奥特守恒方程和EOS。通过使用这些方程，可以在数学上描述为一维的冲击波的传播：粒子和冲击速度平行的平面冲击波阵面。在许多情况下，几何形状更复杂，这组简单的方程不足以描述问题。我们有弯曲的激波前沿、球形（径向）膨胀的激波前沿，以及激波和材料之间的复杂相互作用，这些都需要只有在计算机中才能得到的数值解。计算机计算通常用于解决动态变形、冲击波传播和爆轰问题。 图：爆炸性锻造碎片形成和撞击目标所涉及的事件顺序示意图。例如上图所示。爆炸锻造弹丸（EFP）是由放置在其后面的炸药爆炸形成的。该EFP以可以计算的速度V向前推进。EFP的形状也可以通过数值计算来预测，因为它是由施加到初始盘的速度梯度引起的。EFP最终击中目标并产生穿过目标的冲击波。随后是穿透过程，这涉及弹丸和目标的侵蚀。本文首先介绍流体力学守恒方程的基本方面，为了理解流体力学守恒方程，我们必须推导出流体力学守恒方程的微分形式。然后将这些微分方程转化为计算机可处理的差分方程。使用不同的方式转换为微分守恒方程。为了适应冲击波前的不连续性，引入了一种涂抹技术，通过引入“人工粘度”项，将波前的应力上升分散在许多单元上。来源：STEM与计算机方法