图书前言

冲击碰撞是在日常生活和体育运动中经常遇到的力学现象,同时又与航空航天、汽车、船舶、海洋平台、核能、防护工程乃至国防工程息息相关。大至载人航天器的着陆、飞机与飞鸟的相撞及汽车碰撞的安全防护,小至手机的跌落、安全帽的设计和对乒乓球的抽击,都需要对冲击碰撞现象有充分的理解与科学的分析。冲击动力学就是专门研究在短暂而强烈的动载的作用下材料行为和结构响应的一门科学。其主要内容涵盖固体中的应力波(弹性波,一维弹塑性波),材料在高应变率下的动态本构关系,结构的动力响应,以及材料和结构的动态能量吸收等。其重点在于阐述基础理论模型和分析方法,同时涉及动态实验方法,以及冲击动力学在冲击和防护问题中的应用。

考虑到工程领域的热切需求和学科自身的迅速发展,国内有关专业急需开设冲击动力学的研究生课程,但又缺少一本适用的教材。这就是我们编写这本研究生教材的初衷。事实上,自1985年起,本书的第一作者(余同希)先后在北京大学、英国曼彻斯特理工大学(UMIST)和香港科技大学(HKUST)多次为研究生讲授冲击动力学课程,从教学实践和学生反馈中积累了较丰富的经验;同时,作者在这一领域多年积累的前沿研究成果,以及作者的几本专著(如《塑性结构的动力学模型》,余同希与斯壮合著;《材料与结构的能量吸收》,余同希与卢国兴合著)中的核心内容,都为本书提供了丰富的素材。

本书的特点是强调冲击动力学的基本概念、基本模型和基本方法,首先阐明冲击动力学的三个要素(应力波、材料的动态行为和结构动力响应中的惯性效应),然后着重通过简明的实例解说简化模型和分析方法,既避免沉湎于数学推演而忘却工程应用背景,又不因陈述技术细节而迷失学科的核心价值。2010年9月,应清华大学航空航天学院的邀请,我们抱着这样的教学理念,在清华大学讲授了40学时的冲击动力学研究生课程,并组织课堂讨论,获得了一致好评。这也极大地鼓舞了我们撰写和出版这本书的信心。

       作者衷心感谢清华大学汽车工程系周青教授对开设冲击动力学研究生课程和编写研究生教材的热情支持,同时十分感谢清华大学出版社佟丽霞和李嫚编辑在出版过程中给予的大力帮助。

余同希 邱信明2011年7月