極端力學(xué)條件下的材料

彭金平

我們非常熟悉材料在常溫、靜載作用下的宏觀力學(xué)性能，但如果將材料置于極端的力學(xué)條件下，材料的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生哪些變化呢？本書從理論基礎(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用兩方面給出我們最詳細(xì)的答案。書中詳細(xì)綜述了不同材料（金屬、脆性材料、聚合物、含能材料等）在極端條件下力學(xué)性能的變化，描述了通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)從外部對(duì)材料施加諸如動(dòng)態(tài)壓縮、偏振沖擊等動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的極限載荷，討論了在這些極端條件下材料的力學(xué)響應(yīng)。

全書共9章：1.介紹了極端自然條件，包括火山爆發(fā)、海嘯等，以及火山作用等對(duì)太陽(yáng)系造成的影響，另外，從爆炸物、沖擊波、應(yīng)變速率等方面介紹了動(dòng)力載荷的基本概念。2.提出了基本的分析框架，從載荷狀態(tài)開始分析，包括屈服強(qiáng)度、彈性極限應(yīng)力、極限拉伸強(qiáng)度、殘余應(yīng)變；進(jìn)而對(duì)固體中的彈性波、沖擊載荷、材料在受到外界強(qiáng)度后的反應(yīng)、動(dòng)態(tài)壓縮后材料的應(yīng)力釋放以及多孔材料的壓縮試驗(yàn)等進(jìn)行了分析；還提及了數(shù)值模擬的相關(guān)內(nèi)容。3.綜述了給固體材料施加動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的極限載荷，運(yùn)用從彈性極限以及臨界閥值等材料特性，來獲取材料的響應(yīng)；本章還詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)中使用的靜態(tài)高壓設(shè)備，并且搭建了研究施加中等應(yīng)變力的載荷以及沖擊和準(zhǔn)等熵的載荷的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。4.本章主要介紹了監(jiān)測(cè)刺激響應(yīng)的方法；首先分析了需要測(cè)試的性能、實(shí)驗(yàn)的有效性等；然后介紹了不同的傳感器，用于跟蹤材料在動(dòng)態(tài)載荷下的狀態(tài)；還涉及到用動(dòng)態(tài)X射線衍射的方法來獲取材料晶格的信息。5.這一章重點(diǎn)分析了FCC（面心立方），BCC（體心立方），HCP（密排六方）三種金屬材料在沖擊壓縮、拉伸斷裂等極端條件下的力學(xué)性能改變（力學(xué)強(qiáng)度、剪切應(yīng)力、狀態(tài)轉(zhuǎn)變、塑性形變等）。6.本章重點(diǎn)討論了脆性材料的結(jié)構(gòu)，分析了其脆性斷裂、裂紋擴(kuò)展速度等；研究了玻璃和多晶陶瓷材料在沖擊載荷作用、動(dòng)態(tài)壓縮作用下的力學(xué)性能變化及材料相應(yīng)的刺激響應(yīng)。7.分析了聚合物的分類和性能，討論了聚合物材料的高應(yīng)變率載荷下的特性；以聚四氟乙烯（PTFE）、聚醚醚酮（PEEK）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等聚合物為例，討論了聚合物在外部施加動(dòng)態(tài)壓縮作用、偏振沖擊作用下的力學(xué)響應(yīng)。8.本章介紹了含能材料的分類和響應(yīng)途徑，研究了含能材料在動(dòng)態(tài)壓縮作用下的力學(xué)響應(yīng)；同時(shí)，還涉及了引爆炸工程技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容。9.最后一章總結(jié)了宇宙中的凝聚物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，以及這些物質(zhì)在極端情況下（兆巴壓力和10000K溫度）的力學(xué)性能變化，還分析了材料在不同狀態(tài)的極限載荷下的力學(xué)響應(yīng)；并且縱觀了整個(gè)宇宙的不同狀態(tài)的物質(zhì)（固體、液體、氣體、等離子體）在極限自然條件下的力學(xué)性能變化，分析了這些力學(xué)性能變化對(duì)小行星的影響。

本書作者畢業(yè)于劍橋大學(xué)，他用畢生的精力研究了材料在極限條件下的性能變化。作者是美國(guó)物理學(xué)會(huì)凝聚態(tài)物質(zhì)沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)組的前任主席，曾在曼徹斯特、劍橋、帝國(guó)理工等校任教。作者還是英國(guó)原子武器研究所（AWE）杰出的科學(xué)家之一。因此，作為凝聚態(tài)物質(zhì)研究領(lǐng)域的頂尖科學(xué)家的研究精華，該書值得收藏與閱讀。

本書特別適合凝聚態(tài)物理、材料學(xué)專業(yè)的學(xué)者使用。對(duì)于研究金屬材料、高分子物理、高分子化學(xué)、含能材料、爆炸工程力學(xué)、材料力學(xué)性能、地球物理學(xué)等領(lǐng)域的專家和研究者來說，本書無疑可以作為極具參考價(jià)值的工具書閱讀。endprint