水下爆炸结构毁伤的数值计算

水下爆炸结构毁伤的数值计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

宗智,赵延杰,邹丽 著
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  • 水下爆炸
  • 结构工程
  • 数值模拟
  • 毁伤评估
  • 有限元
  • 冲击力学
  • 爆炸力学
  • 水动力学
  • 结构失效
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出版社: 科学出版社
ISBN:9787030409690
版次:1
商品编码:11494367
包装:平装
开本:32开
出版时间:2014-07-01
用纸:胶版纸
页数:236
正文语种:中文

具体描述

编辑推荐

适读人群 :《水下爆炸结构毁伤的数值计算》可供高校、研究所的研究人员和对水下爆炸感兴趣的读者参考使用。
《水下爆炸结构毁伤的数值计算》可供高校、研究所的研究人员和对水下爆炸感兴趣的读者参考使用。

内容简介

水下爆炸对舰船结构构成了最严重的威胁。水下爆炸结构毁伤的数值计算技术是过去半个世纪水下爆炸领域取得的最显著的进展,大大节省了试验经费,缩短了研究周期。水下爆炸计算涉及流体、结构、炸药等多个学科,是计算力学中最困难的一个领域。既能保证工程精度又能完成全船冲击分析的计算技术首推LS�睤YNA软件所提供的双渐近近似方法和ABAQUS软件所提供的水下爆炸数值方法(AUA)。前者对华禁运,后者是目前国内少有的全船分析有效工具。《水下爆炸结构毁伤的数值计算》尽量使用简单语言对水下爆炸的物理现象和结构毁伤模式作一简单介绍;对ABAQUS水下爆炸分析方法及其实施作较为详细的说明;同时,提供试验验证例子,使读者对计算方法的精度和能力有一个全面的了解和掌握。

目录

目录

引言

第1章水下爆炸物理现象和结构毁伤效应1

1.1水下爆炸物理现象1

1.1.1炸药2

1.1.2爆轰过程2

1.1.3冲击波3

1.1.4气泡运动4

1.1.5空化效应7

1.2水下爆炸造成的结构毁伤8

1.2.1局部毁伤8

1.2.2总体折断8

1.2.3后爆炸毁伤10

1.3水下爆炸软件的简介11

1.3.1LS�睤YNA软件在水下爆炸中应用11

1.3.2DYTRAN在水下爆炸中的应用12

1.3.3ABAQUS在水下爆炸中的应用12

1.3.4AUTODYN在水下爆炸中的应用12

1.4小结14

参考文献14

第2章水下爆炸载荷与材料弹塑性本构模型16

2.1水下冲击波16

2.1.1压力峰值Pm及其计算参数18

2.1.2时间常数θ及其计算参数19

2.1.3冲量I及其计算参数20

2.1.4能流密度E及其计算参数21

2.1.5相似性验证22

2.2气泡运动23

2.2.1气泡的脉动23

2.2.2气泡的上浮24

2.2.3气泡的压力25

2.3水下爆炸载荷半经验公式26

2.3.1试验压力时程曲线26

2.3.2静止气泡压力时程曲线解析表达26

2.3.3上浮气泡运动求解29

2.4材料弹塑性本构关系31

2.4.1弹性模型31

2.4.2塑性模型32

2.5小结34

参考文献35

第3章声�步峁柜詈侠砺�36

3.1声�步峁柜詈侠砺�36

3.1.1基本控制方程36

3.1.2边界条件37

3.1.3离散的流体�步峁柜詈戏匠�39

3.1.4水下爆炸载荷输入40

3.2显式动力分析40

3.2.1显式时间积分40

3.2.2显式方法的条件稳定性41

3.3水下爆炸造成结构毁伤的理论研究42

3.3.1水下爆炸冲击作用下圆板的黏塑性响应43

3.3.2水下气泡脉动下自由梁的动塑性响应47

3.3.3空化现象52

3.4小结56

参考文献56

附录:计算片空化的理论公式和Matlab程序56

第4章水下冲击波结构毁伤计算60

4.1水下冲击波结构毁伤建模60

4.1.1水下冲击波载荷的定义60

4.1.2流体�步峁柜詈隙ㄒ�62

4.1.3材料模型和破坏定义62

4.1.4水域几何建模与网格剖分64

4.2水下冲击波简单结构毁伤的验证66

4.2.1圆板模型66

4.2.2气背方板模型69

4.2.3圆桶模型73

4.3船模在水下冲击波作用下的毁伤验证77

4.3.1船模模型描述77

4.3.2网格收敛性验证80

4.3.3计算结果比较85

4.4实船冲击波响应验证90

4.4.1有限元模型及测点位置90

4.4.2结果分析92

4.5水面舰艇在近场水下爆炸下的毁伤模式研究95

4.5.1计算模型描述95

4.5.2毁伤演化过程95

4.5.3毁伤模式98

4.6小结100

参考文献101

第5章气泡诱导的结构毁伤计算102

5.1气泡毁伤建模102

5.2圆柱壳结构气泡毁伤的验证103

5.3简单箱型船冲击波�财�泡毁伤的验证110

5.3.1试验比较110

5.3.2毁伤机理进一步研究120

5.4具有刚体位移的鞭状振动130

5.5冲击波和气泡联合作用下结构的三种运动137

5.5.1计算模型设计137

5.5.2计算工况及结果138

5.6整船自由振动146

5.7实船气泡响应150

5.8小结151

参考文献152

第6章水下爆炸空化效应153

6.1片空化效应计算和试验比较153

6.1.1片空化闭合溃灭试验153

6.1.2空化二次加载试验158

6.2空化效应对水面舰船二次加载的单机计算163

6.2.1单机计算模型说明163

6.2.2空化效应对船舶结构响应的影响163

6.2.3二次加载的分析167

6.3空化效应对水面舰船二次加载的并行计算170

6.4冲击波、气泡和空化联合作用下背空板动态响应177

6.5小结181

参考文献181

第7章水面舰艇水下爆炸分析例182

7.1实船主尺度182

7.2建立全船的三维几何模型183

7.3创建全船的有限元模型187

7.4模态分析195

7.5ABAQUS水下爆炸关键字设置197

7.6ABAQUS水下爆炸结果分析207

参考文献217

索引218

精彩书摘

水下爆炸结构毁伤的数值计算
第1章水下爆炸物理现象和结构毁伤效应
本章从爆炸载荷的角度,简单介绍水下爆炸的爆轰过程,以及后续产生的三种主要非接触爆炸载荷

:冲击波、气泡和空化。然后对水下爆炸造成的结构毁伤进行简单分类总结。
1.1水下爆炸物理现象
所谓水下爆炸指的是在水中很小区域有大量能量(爆源)突然释放的过程。从力学过程角度来讲,

水下爆炸大致可以分为四个主要过程:炸药的爆轰,冲击波的形成和传播,气泡的脉动和上浮,以

及冲击波在与自由水面和结构的相互作用下产生的空化。空化可能对结构造成二次加载。图1��1是

水下爆炸的几个主要过程示意图。



图1.1水下爆炸过程示意图



1.1.1炸药
能够在水中很小空间中提供集中能量的最简单方法就是炸药。炸药是在一定的外界作用下(如受热

、撞击)能发生爆炸,同时释放热量并形成高热气体的化合物或混合物。炸药可以是固态、液态,

也可以是气体。如图1��1(a)所示,在初始时刻炸药(图中阴影部分)置于水中。通常在能量突然

释放的过程中(爆炸),还伴有光、热、声以及压力的产生。炸药中储存的势能可以是如下几种:
(1) 化学能,如TNT、粉尘;
(2) 高压压缩气体,如气罐、喷雾罐;
(3) 核能,如裂变同位素铀��235和钚��239。
依照膨胀速度,炸药分为“高能炸药”和“低能炸药”。如果膨胀速度大于声速(称为爆轰,见

1.1.2节),就是“高能炸药”。反之,称为 “低能炸药”。本书只研究高能炸药。最常见的高能

炸药有三硝基甲苯(TNT)、特屈儿(Tetryl)、黑索金(RDX)、熔黑梯铝(RS211)和太恩(PETN

)等。除此之外,还有电流加热导体或击锤撞击产生的热量引燃某种特别敏感物质的化学爆炸,如

液化天然气的爆炸。
为了方便起见,常把其他炸药的威力换算成同等威力TNT炸药的重量,即当量系数。表1��1给出几种

常见炸药的当量系数,还给出常见炸药的爆热、爆速等,它们都是炸药的爆炸性能指标。


表1.1几种常见炸药的物理参数


炸药名称密度/(g/cm3)爆速/(m/s)爆热/(J/g)当量系数

TNT1��566685244801

RS2111��63873506197—

GUHL1��79854507800—

RDX1��816875060251��5

Tetryl1��737570—1��25

PETN1��723808364041��2


1.1.2爆轰过程
爆轰是通过化学反应把炸药(固体、液体或者气体)以非常高的速度变成高温高压气体的过程。该

化学反应将炸药在空间分成两部分:反应物——高温高压气体和未反应物——炸药。介于两者之间

的就是反应面。爆轰过程的特点是高速性,在10-5~10-2s内完成,造成反应面非常薄,在10-6m量

级。实际上,对于所谓的理想炸药,这个反应面的厚度可以忽略,作为间断面来处理,如图1��1(b

)所示。存在一个间断面是高能炸药爆炸的特点。另外,这个反应面在空间是移动的,像波一样传

播,故称为爆轰波。爆轰波的速度非常快,一般为2000~7000m/s,超过声速。在图1��1(b)中显

示了反应面(爆轰波)后面是反应生成物——高温高压气体。核爆炸几乎瞬间完成,爆轰过程可以

忽略不计。但是对于常规炸药的化学反应过程,爆轰一般必须考虑。
爆轰波的速度极快,爆轰所产生的热量在极短的瞬间来不及扩散,在瞬间大量气体被强烈地压缩在

近乎原有的体积之内,因而产生几万个大气压的高压,再加上反应的放热性,高温高压气体迅速对

周围介质膨胀做功,这就造成了炸药所具有的功率。
爆轰过程决定了炸药的爆炸性能,主要包括爆热、爆容、爆速和爆压。爆热是在一定的条件下单位

质量炸药爆炸时放出的热量,它取决于炸药的元素组成、化学结构以及爆炸反应条件;爆容是单位

质量炸药爆炸时产生的气体量(用标准状态下的容积表示),一般为0��7~1��0m/kg;爆速是爆轰

波(伴随化学反应的冲击波)在炸药中的传播速度,炸药在一定装药密度下的爆速可以精确测定,

现有炸药的爆速一般为2000~7000m/s,很少有超过9000m/s的;爆压是指炸药爆炸时爆轰波阵面的

压力,可用实验方法间接测定,其值一般为10~40GPa。常见炸药的部分物理数据在表1��1中给出。
1.1.3冲击波
一旦爆轰过程完成,就形成了一个高温高压的气球。如果是化学反应,气球内的温度可高达3000℃

,压力高达50 000大气压。图1��1(c)所示的是爆轰波撞击药包的最外层。由于爆轰波初始压力非

常大,爆轰产物(气体)就会突然膨胀,压缩药包周围的水介质,在水中产生冲击波。冲击波由两

部分构成:波前和波尾。波前是一个压力间断面,压力突然升起;波尾变化复杂。刚开始时,波尾

中压力近似为指数衰减,在后半部,压力尽管衰减很慢,但是已经变得不重要了。冲击波在水中传

播速度快于后续的气泡膨胀速度,离开药包后基本上沿径向向外传播。除了在爆炸点附近,冲击波

基本上可以用一个声学球形波来近似,亦即随着波的传播,压力峰值比到爆炸点的距离的倒数衰减

稍微快一些,而压力持续时间随时间增加略微增加,冲击波传播的速度比水中声波(约1500m/s)稍

微快一些。图1��2(a)给出了第二次世界大战中拍摄的30mg类TNT炸药引爆0��000 014s后气泡和冲

击波照片[1]。注意该照片是两次曝光合成的。第一次曝光是在爆轰后所拍,以准确标示药包的位

置与形状。图1��2(b)拍摄的是3gTNT炸药产生的水中冲击波图像。图中可以清晰看到冲击波[2]






图1��230mg类TNT炸药引爆0��000 014s后气泡和冲击波照片[1](a)
和3g TNT炸药水中爆炸拍摄的冲击波[2](b)



冲击波在水中任意一点产生的压力时程曲线的特点是突然升高,然后以指数形式衰减,这个过程持

续时间在毫秒级,如图1��3所示[3]。图中实线是冲击波在三个测点(R=1��5m,15m,150m)处的

压力峰值与波形。图中还用虚线给出了按照声学在相同测点的压力波形和幅值。比较而言,冲击波

的衰减要快于声波;传播速度也略高于声波。采用声波近似水中冲击波时,速度可以采用声速,但

是峰值要比声波衰减得快。


图1��3137kg TNT炸药水中爆炸时不同位置处的压力分布[1]

虚线代表声学近似


1.1.4气泡运动
在形成初始冲击波的同时,爆炸气体产物开始膨胀,以气泡的形式推动周围的水,如图1��1(d)所

示。气泡的压力随着膨胀而不断减小,当降到周围环境压力时,气泡由于惯性继续膨胀,一直到最

大半径。这时,气泡内的压力最小,且低于周围环境压力。周围的水开始反向运动,压缩气泡,使

气泡不断收缩至最小;此时气泡内部压力又高于周围环境压力,气泡开始再次膨胀,产生第二个向

外传播的波。一旦气泡再次膨胀到最大半径又开始收缩,相同的膨胀收缩过程可以重复很多次。这

个过程通常被称为气泡脉动。报道中最多脉动次数是七次。图1��4所示的是4��5gPETN爆炸产生的气

泡脉动过程[2]。气泡在开始膨胀阶段体积变化较快(15ms之前);而当气泡快膨胀到最大时,气

泡表面径向速度较低且持续时间较长(20~33ms);然后气泡开始收缩,半径迅速变小(40ms);

当气泡收缩到最小时,可以从图像上很清晰地看到气泡底部的爆炸产物随着气泡表面的收缩而迅速

进入气泡内部的过程,形成射流(45ms)。气泡射流可能产生非常高的局部压力;气泡射流将直接

对舰体产生冲击作用,这将加强爆炸气泡对舰体的破坏作用。但本书讨论中远场爆炸,暂不讨论气

泡射流。





图1.4 45g PETN气泡脉动照片[2]



除了脉动外,气泡由于受到浮力的作用,还会产生向上的迁移运动。图1��5形象地表示了压力变化

过程以及气泡脉动和迁移(气泡运动)的过程[4]。第一次气泡脉动后,气泡内的剩余能量只有初

始能量的7%左右(以1500lb(1lb=0��453 592kg)TNT炸药为例),因此一般在研究气泡脉动对舰船

的毁伤效应时只关注第一次气泡脉动。冲击波和气泡在传播过程中携带不同的能量,冲击波大约占

有53%的能量,而气泡占有47%。在传播过程中,冲击波损失约20%的能量,剩余的造成结构物的毁伤

;而气泡第一次膨胀、收缩过程损失约13%的能量,有17%的能量会在气泡被压到最小时散失,剩下

的用于产生第二次的压力波。



图1.5压力变化过程以及气泡的运动过程[4]



根据上述,典型球形水下爆炸的主要边界在图1��6中给出,其中,横坐标是径向位移,纵坐标是时

间。图中阴影OO′M表示的是炸药。起爆发生在炸药原点O。爆轰波以常速度沿OO′在炸药中传播,

同时在爆轰波的后面,边界OA′把高压区和低压区区别开来。当爆轰波到达炸药外壳O′点后,一部

分爆轰波继续向周围水介质传播,形成水中冲击波O′D,另外一部分被水�财�界面反射,形成向内

的稀疏波O′A′。反应物气体和周围介质水的交界面则沿着O′C以较慢的速度膨胀,这就是气泡。

气泡在膨胀过程中,向内同样会形成稀疏波O′B。稀疏波会影响气泡的压力,也会吸收能量,增加

气泡的能量损失。这个波在水下爆炸载荷预报中是要考虑的。



图1.6水下爆炸边界示意图(图中阴影为炸药)

前言/序言


《水下爆炸结构毁伤的数值计算》 书籍简介 本书深入探讨水下爆炸对各类结构物可能造成的毁伤机理,并系统介绍了一系列先进的数值计算方法,旨在为理解、预测和评估水下爆炸毁伤效应提供严谨的理论框架和实用的工具。本书内容聚焦于将复杂的物理现象通过数学模型和计算机模拟进行精确量化,从而帮助工程师、研究人员以及决策者更有效地应对水下爆炸带来的挑战。 核心内容涵盖: 1. 水下爆炸动力学基础: 爆炸过程模拟: 详细解析水下爆炸源的产生、能量释放、冲击波生成及传播过程。我们将审视爆炸产物气体膨胀、水体绝热压缩、空化泡的形成与溃灭等关键物理现象,并介绍用于模拟这些过程的物质状态方程和能量守恒方程。 冲击波传播特性: 深入分析冲击波在水介质中的传播规律,包括波形的衰减、反射、折射以及与自由表面、海底界面的相互作用。书中将讨论不同距离、不同深度下冲击波的压力-时间历程特征,以及其对周围环境的影响。 空化效应与冲击载荷: 重点阐述空化泡的动力学行为,特别是其溃灭时产生的二次冲击波以及对附近结构的潜在毁伤机理。我们将分析空化泡的尺寸、溃灭压力和能量释放等参数如何影响结构响应。 2. 结构动力学响应分析: 接触与耦合: 详细介绍水-固耦合动力学理论,即如何精确模拟爆炸冲击波作用于结构表面,以及结构变形对水介质压力的反馈。我们将讨论有限元法(FEM)、边界元法(BEM)等常用数值方法的应用,以及它们在处理水-固耦合问题时的优势与局限。 材料本构模型: 审视在爆炸载荷作用下,不同类型结构材料(如钢材、混凝土、复合材料等)的动态本构关系。我们将介绍弹塑性模型、损伤力学模型以及连续介质损伤力学(CDM)等,用以描述材料在高速加载下的应力-应变行为、屈服、断裂及残余变形。 结构动力响应模拟: 系统讲解如何基于有限元或有限差分方法,建立和求解包含复杂几何形状和材料特性的结构动力学方程。我们将讨论数值算法的稳定性、精度以及网格划分策略,以确保模拟结果的可靠性。 3. 毁伤机理与评估: 局部毁伤: 专注于分析水下爆炸冲击波对结构表面造成的局部破坏,如穿孔、凹陷、裂纹扩展等。我们将探讨冲击波压力峰值、冲击持续时间、材料强度等因素对局部毁伤模式的影响。 整体毁伤: 研究爆炸载荷作用下结构的整体变形、失稳甚至整体破坏。这包括对结构整体屈曲、大变形、动力屈服以及断裂破坏等现象的分析。 毁伤判据与评估方法: 介绍常用的结构毁伤判据,例如应力、应变、能量等指标,并讨论如何通过数值模拟结果来预测结构的安全性、剩余承载能力以及失效模式。 4. 数值计算方法的实现与应用: 商业软件与自定义代码: 介绍当前主流的商业有限元分析软件(如ABAQUS, LS-DYNA, ANSYS等)在水下爆炸仿真中的应用,并探讨如何利用这些软件实现复杂的水-固耦合计算和材料非线性分析。同时,本书也将提及一些特定问题的自定义数值方法开发。 模型验证与验证: 强调数值模型与实验数据以及工程实际案例的对比验证的重要性。我们将讨论如何设计和分析水下爆炸实验,以验证数值模型的准确性。 案例研究: 提供一系列典型的水下爆炸结构毁伤的数值计算案例,涵盖不同类型的水下结构(如船体、海底管道、水下平台、水坝等)在不同爆炸条件下的响应。这些案例将直观地展示本书所介绍方法的实际应用。 本书的特色: 理论与实践相结合: 既深入剖析了水下爆炸毁伤的物理本质,又提供了切实可行的数值计算方法和工具。 系统性强: 从爆炸源、介质传播、结构响应到毁伤评估,形成完整的分析链条。 方法全面: 涵盖了当前水下爆炸数值计算领域最前沿的技术和方法。 案例丰富: 通过实例说明,帮助读者理解抽象理论在实际问题中的应用。 适用读者: 本书适合从事船舶与海洋工程、土木工程、军事工程、航空航天等领域的工程师、技术人员、研究人员、研究生以及相关专业的高年级本科生。它将为读者提供深入理解水下爆炸毁伤机制、进行结构安全性设计和风险评估的宝贵知识和技术支持。

用户评价

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这本书,让我对“数值计算”这个词有了全新的认识。我是一名在软件开发行业工作的工程师,平时主要负责开发一些工程模拟软件的后端算法。然而,对于水下爆炸这种极端物理现象的模拟,我此前涉猎不多。这本书的出现,就像是一本“葵花宝典”,让我得以窥见其背后的数学原理和计算方法。书中对水下爆炸的物理过程进行了非常详尽的描述,从爆炸源的能量释放,到冲击波的产生和传播,再到冲击波与水中结构物之间的相互作用,每一个环节都进行了细致的分析。我尤其对书中关于数值方法选择和实现的讨论印象深刻。作者详细地介绍了有限元法、有限差分法、以及更前沿的数值方法,并对它们在水下爆炸模拟中的适用性进行了深入的探讨。书中的算法伪代码和算例分析,为我提供了宝贵的参考。我记得书中关于耦合算法的实现细节,这对于我们在软件开发中设计高效可靠的模拟器至关重要。这本书的深度和广度,足以让任何想要深入了解水下爆炸数值计算的开发者,找到自己需要的答案。它不仅仅是一本技术手册,更是一部关于如何将复杂的物理现象转化为可执行的计算模型,并最终实现精确仿真的经典著作,对我来说,这是一次宝贵的知识启迪。

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老实说,我拿到这本书的时候,内心是有点忐忑的。作为一名对军事装备及其效能评估颇感兴趣的爱好者,我对水下爆炸的威力早有耳闻,但一直苦于没有一个能够深入了解其背后科学原理的途径。这本书,无疑满足了我这个愿望,但它也“满足”得过于彻底。它的内容之详尽,公式之密集,让我感觉仿佛置身于一个庞大的数学和物理学迷宫之中。书的前几章,就如同一个精密的科学说明书,细致入微地介绍了水下爆炸的物理过程,从初始的爆炸点火,到冲击波的形成、传播,再到对周围环境和结构的破坏。作者在书中对各种影响因素,如爆炸深度、爆炸物类型、介质特性等等,都进行了深入的分析,并给出了相应的数学模型。我特别惊叹于书中对结构毁伤机理的描述。它不仅仅是简单地描述结构被破坏,而是深入到材料的塑性变形、断裂过程,甚至是碎片飞散等细节。书中的数值计算部分,更是让我大开眼界。作者详细地介绍了各种数值方法的原理和应用,比如有限元法、有限差分法等,并且给出了大量的算例来展示这些方法的应用。我记得书中关于耦合仿真的部分,让我意识到原来要准确模拟水下爆炸,需要将流体动力学和结构动力学紧密结合起来。这本书的深度,让我不得不花费大量的时间去理解每一个概念和公式,但这其中的乐趣,也是其他任何浅显的读物无法给予的。它就像是为我打开了一扇窗,让我得以窥见水下爆炸这个神秘领域背后,那深邃而迷人的科学世界。

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这本书,我必须说,它不是给“随便看看”的人准备的。我是一个对科学的严谨性有着近乎偏执追求的工程师,在过去的职业生涯中,我曾尝试过使用不同的软件和方法来模拟各种工程场景,但水下爆炸的挑战性,总让我觉得还有许多未知的领域。当我偶然间接触到这本书时,我便被它所呈现出的深度和广度所吸引。作者以一种近乎考古的方式,深入挖掘了水下爆炸的每一个细节,从最基础的能量守恒定律,到复杂的非线性材料模型,再到求解这些模型的数值算法,每一个方面都进行了详尽的阐述。我尤其对书中关于冲击波传播的数值模拟方法着迷。它不仅仅是简单地提及,而是详细地分析了各种方法的原理、优缺点,以及在处理激波、自由表面等复杂边界条件时的策略。书中的数学推导过程十分严谨,每一个公式的出现都有其清晰的逻辑来源,这对于我这样需要验证计算结果的工程师来说,是极其重要的。我记得书中关于数值稳定性和收敛性的讨论,作者详细地介绍了如何通过选择合适的离散格式和时间步长来保证计算的可靠性,这在我以往的模拟工作中,常常是令人头疼的问题。这本书给我带来的,不仅仅是解决了一个具体的工程问题,更是一种对数值模拟方法论的深刻理解。它让我意识到,在解决复杂工程问题时,深刻理解背后的数学和物理原理,比仅仅掌握某个软件的操作更为重要。

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这本书,我拿到手的时候,就被它厚重的封面和密集的公式所震撼。我是一名对力学模拟颇有兴趣的在校研究生,一直以来都对水下爆炸这种极端复杂又极具挑战性的工程问题抱有强烈的好奇。在课程学习中,零散地接触过一些相关的概念,但始终觉得不够系统和深入。当我得知有这本书的存在时,立刻就燃起了购买和研读的冲动。拿到书后,我迫不及待地翻开,首先映入眼帘的是大量精炼的数学符号和物理定律。书的开头部分,就以一种严谨到近乎刻板的语气,阐述了水下爆炸的基本物理过程,包括冲击波的产生、传播、以及与水中结构物的相互作用。作者并没有回避任何复杂的理论细节,而是循序渐进地展开,从最基础的流体力学方程组,到求解这些方程所依赖的数值方法,每一个环节都力求清晰明了。我特别欣赏的是,书中对不同数值离散格式的优劣对比分析,以及对网格划分、边界条件设置等关键技术细节的深入探讨。这对于我们这些需要动手进行数值模拟的学生来说,无疑是宝贵的指导。有时候,即使读懂了理论,实际操作中遇到的问题也层出不穷,而这本书似乎总能预见到我们可能遇到的困难,并提供相应的解决方案。它的深度,足以让那些想要在水下爆炸数值计算领域有所建树的研究人员,找到攻克难题的钥匙。它不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的导师,在最前沿的学术领域,为我们指明前进的方向。我至今还记得,为了理解某个复杂的耦合算法,我在书中花了整整一个下午的时间,反复推导、对照插图,最终豁然开朗的那种成就感。这种感觉,是单纯阅读一些浅显易懂的书籍所无法比拟的。

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读完这本书,我最大的感受是,它真的把“复杂”这个词发挥到了极致,但也正是在这种极致的复杂中,蕴含着作者对水下爆炸结构毁伤机理的深刻洞察。我是一名从事船舶结构强度分析多年的工程师,在实际工作中,偶尔也会遇到与水下冲击相关的设计挑战,但通常都依赖于经验或者简化模型。这本书则完全不同,它提供了一种从最底层、最本源的物理原理出发,通过严谨的数值计算来揭示这些现象的方法。我尤其对书中关于空化效应和自由表面处理的部分印象深刻。在实际的水下爆炸场景中,空化泡的溃灭会产生二次冲击波,对结构造成额外的破坏,而这一点在很多简化模型中是被忽略的。这本书则详细地介绍了如何将这些非线性效应纳入数值模型,并通过大量的算例来验证其准确性。书中的公式推导严谨而逻辑清晰,虽然有些部分需要反复阅读才能完全消化,但一旦理解了,就会发现之前很多在实际工作中遇到的“奇怪”现象,都能得到合理的解释。它让我意识到,原来我们对水下爆炸的理解,还有如此广阔的深度和空间可以挖掘。这本书给我带来的不仅仅是知识的增长,更是思维方式的转变。它教会我如何用一种更系统、更科学的方法去分析和解决工程问题,如何在看似混乱的现象背后,找到支配其发展的内在规律。对我而言,这本书记载的不仅仅是数值计算的方法,更是一种严谨的治学态度和创新的工程精神,这对于任何希望在复杂工程领域取得突破的人来说,都是无价的。

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这本书的语言风格,可以说是相当“硬核”了,完全没有一般科普读物的那种轻松愉快的调调,更像是为一群志同道合的“技术宅”量身定做的。我是一个在航空航天领域工作的科研人员,虽然工作内容主要围绕着大气层内的飞行器,但对于水下环境下的极端动力学现象也一直保持着浓厚的兴趣。当我翻开这本书时,首先吸引我的是其详尽的数学框架。作者在书中对计算流体力学(CFD)在水下爆炸模拟中的应用进行了全方位的介绍,从有限元法、有限差分法到更前沿的粒子法,各种数值离散技术都被详细地阐述了其原理和适用性。我尤其欣赏书中关于激波捕捉和界面追踪技术的讨论。在水下爆炸模拟中,这些技术是保证计算精度和稳定性的关键,而这本书则以一种非常深入的方式,剖析了不同方法的优缺点以及在实际应用中的注意事项。书中的图表和公式数量巨大,有时候光是看图都要花上一些时间来理解其含义,但正是这些细节,构成了这本书厚重的学术价值。我记得书中关于耦合算法的部分,对流体和结构的耦合方式进行了深入的探讨,这对于理解水下爆炸时结构的变形和破坏过程至关重要。这本书的深度和广度,足以让任何对这一领域有深入研究需求的人,找到自己需要的答案。它不仅仅是一本技术手册,更是一部关于如何用数学和计算语言来理解和模拟极端物理现象的经典著作,对我来说,这是一次宝贵的知识启迪。

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当我第一次翻开这本书时,我被它的厚度和密集的公式吓了一跳。我是一名专注于材料科学研究的博士生,在我的研究领域中,虽然不直接涉及水下爆炸,但对于材料在极端载荷下的行为一直非常感兴趣。这本书,恰恰为我提供了一个全新的视角来理解材料在高应变率下的响应。书中对水下爆炸产生的冲击波以及其对结构的影响进行了非常详尽的描述。我尤其欣赏书中关于压力载荷计算和结构动力响应分析的部分。作者通过引入各种数学模型和数值方法,将抽象的物理过程转化为可计算的方程组,这对于我们理解材料在瞬态载荷下的变形和失效至关重要。书中的算例分析也非常精彩,通过这些具体的例子,我能够更直观地理解理论的应用。我记得书中关于材料失效准则的讨论,作者详细介绍了不同的损伤模型和断裂力学方法,并将其应用于水下爆炸结构的毁伤分析。这让我意识到,原来材料在极端载荷下的失效过程,可以如此精细地被模拟和预测。这本书的深度和广度,让我受益匪浅。它不仅仅是提供了一种数值计算的方法,更重要的是,它教会了我如何将物理过程、材料模型和数值算法有机地结合起来,以解决复杂工程问题。对我而言,这本书提供了一个深入理解材料在极端动力学环境下行为的宝贵平台。

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说实话,这本书的阅读门槛很高,我是一名业余的军事技术爱好者,平日里喜欢阅读一些军事装备的介绍和原理分析,但这本书的内容,让我感觉自己仿佛进入了一个全新的学科领域。书中的前言部分,就明确指出了水下爆炸结构毁伤的复杂性和数值计算的重要性。然后,作者就开始系统地介绍相关的理论基础,包括流体力学、弹性力学、塑性力学等。我虽然对这些基础理论有一些了解,但书中对于这些理论在水下爆炸情境下的具体应用,进行得非常深入。我尤其对书中关于冲击波传播和衰减的数学模型印象深刻。作者详细地分析了各种影响因素,并给出了相应的计算公式。这让我能够更清晰地理解,为什么水下爆炸的威力会随着距离的增加而衰减,以及这种衰减的规律是怎样的。书中的数值计算部分,更是让我大开眼界。作者介绍了多种数值方法,并给出了详细的算法流程。我记得书中关于网格划分和边界条件设置的讨论,这些细节对于保证计算的准确性非常重要。虽然我无法完全理解书中的所有数学推导,但我能够感受到作者在其中倾注的心血,以及他对水下爆炸这一领域深刻的理解。这本书为我提供了一个非常专业的视角,让我得以从科学和工程的角度,去理解水下爆炸的威力及其对结构造成的毁伤。

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我是一名在海军工程领域工作的技术人员,平时的工作接触到不少与水下冲击波相关的设计和评估任务。坦白说,在拿到这本书之前,我对水下爆炸结构毁伤的数值计算,总觉得是停留在一些比较表面的概念层面。这本书的出现,就像是为我打开了一扇通往全新世界的大门。它不是那种可以轻松翻阅的书籍,每一页都充满了需要认真思考和推敲的内容。书的前半部分,作者花了大量篇幅来介绍水下爆炸的物理模型,从爆炸源的能量释放,到冲击波的产生和传播,再到冲击波与水中结构物之间的相互作用,每一个环节都进行了细致的分析。我尤其对书中关于冲击波衰减模型和结构响应模型的介绍印象深刻。在实际应用中,如何准确地预测冲击波的能量和作用时间,以及如何模拟结构在冲击波作用下的变形和损伤,是影响计算结果准确性的关键。这本书提供了多种不同的模型和算法,并对它们进行了详细的比较和分析,这对我来说非常有价值。书中的算例也十分丰富,通过这些具体的案例,我能够更直观地理解书中理论的应用。我记得书中关于压力载荷的求解和结构动力响应的计算部分,作者详细地介绍了各种数值方法,并给出了相应的公式和步骤。这让我能够将书中的理论与我实际的工作相结合,进行更深入的分析。这本书的专业性很强,但恰恰是这种专业性,让我能够真正地理解水下爆炸结构毁伤的复杂性和精妙之处。

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当我拿到这本书时,我被它的封面设计和书名所吸引,虽然我并非专业研究人员,但作为一名对工程技术发展史怀有浓厚兴趣的普通读者,我一直对“水下爆炸”这个词背后的巨大能量和技术挑战感到好奇。这本书,我必须说,它并没有让我失望,反而给我带来了远超预期的惊喜。从书本的开篇,作者就以一种极其严谨且富有逻辑性的方式,为我铺展了水下爆炸结构毁伤的整个画面。它不仅仅是简单地描述爆炸的威力,而是深入到爆炸波的产生机制,其在水介质中的传播特性,以及最为关键的——这些强大的冲击波是如何作用于并最终摧毁水下结构的。书中对数值计算方法的介绍,虽然涉及大量的数学公式和专业术语,但作者却尽力做到清晰易懂,循序渐进。我印象最深刻的是,书中对不同数值离散格式的优劣分析,以及在处理复杂边界条件(如自由表面、结构界面的耦合)时的技术细节。这让我得以理解,为何如此复杂的工程问题,需要如此精密的计算工具。书中的图表和算例,如同为抽象的理论提供了具象化的支撑,让我能够更直观地把握理论的精髓。我记得书中关于冲击波载荷的求解以及结构动力响应的计算部分,作者详细地介绍了数值求解的步骤和注意事项。对我而言,这本书是一次关于工程技术深度探索的绝佳体验,它让我看到了科学严谨性和计算智慧如何能够化解极端挑战。

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很好的专业书,读来很好

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