第一讲知识资料引言

冲击动力学香港科技大学余同希教授宁波大学周风华教授IntroductiontoImpactDynamics

（余老师讲义）形形色色的冲击Video1Video2Video3ChelyabinskmeteoriteAMovieQuestionsWhydidthemeteoriteexplode?Howtoevaluatetheenergyreleasedbythemeteorite?HowmuchenergydoyouthinkthathasbeenreleasedbytheChelyabinskmeteorite?Whateffectdoesthemeteoriteexplosionhave?陨石爆炸（空中解体）的原因高速运动的落下物体在前方空气中产生弓形激波，物体越接近地面速度越高、空气密度越大，陨石前方的激波越强。降落到一定高度、激波强大的压力会将物体压溃，破碎成许多小块体。破碎造成的小块体表面积突然大大增加、空气阻力急剧加大，与空气摩擦发热加剧，形成一个大火球。在空中看上去就是一个大爆炸。和炸弹不同，爆炸的能量来源来自于物体的动能而非内部化学或者核能。太阳系中陨星通常有三类：彗星、陨石及陨铁。无论哪种，陨落到地球上都可能在空中发生解体，尺寸越大、黏聚力越弱的陨星解体越早。水质的彗星碎片因为聚合强度低，解体发生的高度比陨石高。陨铁密度最大、强度最高，解体的高度很低甚至可能直接撞击地面。通常猜测通古斯卡是彗星碎片造成的、而亚利桑那的陨石坑是陨铁造成的。什么是冲击？冲击和振动有什么异同？冲击是不同物体（通常指固体）在短时间里发生相互作用，造成其形状、形态和运动状态发生显著变化的过程；共同点：时间相关的力学响应；不同点：振动问题指结构长期的、周而复始的往复响应，往往用特征频率、模态分析等方法处理；冲击问题：研究结构对外来载荷的初期响应，有时称作瞬态响应问题（transientproblem）。冲击和分类弹性碰撞，及冲击；弹塑性碰撞；结构碰撞：变形及破坏；爆炸及高速碰撞；超高速碰撞冲击速度/应变率/材料行为冲击速度是衡量冲击效应的关键因素；

界定不同种类冲击效果的速度又取决于发生冲击物体的材料特性。

一些有趣的冲击现象教材及参考资料《冲击动力学》，余同希、邱兴明著，清华大学出版社；《应力波基础》，王礼立著，国防工业出版社；“ImpactMechanics”,W.J.Stronge,CambridgePress;“Impact:

The

Theory

and

Physical

Behaviour

of

Colliding

Solids”,

W.Goldsmith,DoverPublications;Homework1在互联网上搜索和下载涉及碰撞、冲击、爆炸等过程的高速录像资料，分析碰撞过程，并给出一个关于碰撞的分析。Homework2刚性球的弹性碰撞（没有能量损耗）Evaluatethevelocitiesoftheballsafterimpact.Whatisthereboundingvelocityofaballafterimpactingarigidwall?BeforeCollision:AfterCollision:M1V2’V1’M2M1M2V1V2一个带有接触弹簧的弹性球体对刚性壁的碰撞计算碰