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物理力学前沿·卷Ⅰ1

第0章 绪论1

参考文献14

第一篇 复杂流体物理力学19

第1章 高超声速非平衡流计算模拟研究进展19

1.1 高超声速非平衡流研究背景19

1.1.1 高超声速非平衡流概念19

1.1.2 高超声速非平衡流动研究需求20

1.1.3 高超声速非平衡流动模拟方法22

1.2 高超声速非平衡流输运方程26

1.2.1 广义Boltzmann方程的半经典描述26

1.2.2 基于Chapman-Enskog展开方法的宏观输运方程推导29

1.2.3 高超声速非平衡流宏观输运方程发展概况32

1.3 DSMC方法研究进展39

1.3.1 DSMC内能交换模型39

1.3.2 化学模型43

1.3.3 电离反应流动51

1.3.4 高超声速非平衡流DSMC模拟软件55

1.4 CFD方法研究进展55

1.4.1 迎风数值通量函数57

1.4.2 低耗散数值通量58

1.4.3 隐式时间积分61

1.4.4 测试算例——双锥流动63

1.4.5 态态模型流场的CFD方程简化策略66

1.4.6 高超声速非平衡流CFD软件69

1.5 气体与表面相互作用模型73

1.5.1 DSMC方法的气体与表面相互作用模型及其实现75

1.5.2 CFD方法的气体与表面相互作用模型及其实现80

1.5.3 非平衡流有限速率表面化学模型91

1.5.4 模拟表面化学的计算化学手段98

1.6 结束语100

参考文献100

第2章 以胶体模型体系研究奥斯特瓦尔德分步律的普适性124

2.1 胶体粒子结晶过程中奥氏分步律的研究126

2.2 胶体晶体经亚稳态的相变动力学128

2.3 液态—亚稳态—稳态同时转变的理论模型与奥氏分步律普适性130

2.4 结束语和展望134

参考文献135

第二篇 固体介质和表界面物理力学141

第3章 多尺度物理力学141

3.1 低维碳材料的力学性能与力电耦合141

3.1.1 碳纳米管的力学性能与力电耦合141

3.1.2 石墨烯的力学性能与力电耦合145

3.2 石墨烯与六方氮化硼表面和界面结构性能调控148

3.2.1 石墨烯表面结构与性能调控148

3.2.2 六方氮化硼表面与界面性能调控151

3.3 纳尺度受限空间内的分子输运和相变153

3.3.1 碳纳米管一维通道内受限水链的输运153

3.3.2 平板间二维空间内受限水的相变156

3.4 低维晶体电子结构的应变调控160

3.4.1 低维晶体电子结构的均匀应变调控160

3.4.2 二维晶体磁性的应变调控163

参考文献164

第4章 界面基本力学问题的第一性原理计算研究175

4.1 第一性原理密度泛函理论简介176

4.2 异相界面180

4.2.1 界面强度181

4.2.2 界面能和界面相图185

4.2.3 界面强度计算的应用实例192

4.2.4 界面断裂韧性202

4.2.5 界面诱发晶构转变208

4.3 晶界213

4.3.1 晶界结构模型214

4.3.2 bcc-Fe晶界215

4.4 结束语228

参考文献228

第5章 物理力学在铁电薄膜及其存储器当中的工程应用236

5.1 铁电存储器的不可替代性236

5.2 基于物理力学思想突破铁电存储器的瓶颈238

5.3 铁电薄膜及其存储器的微结构设计240

5.3.1 界面与应变在铁电薄膜微结构设计当中的应用240

5.3.2 掺杂在铁电薄膜微结构设计当中的应用252

5.4 微结构与宏观电学性能之间的关联257

5.4.1 畴、畴壁与宏观性能之间的关联257

5.4.2 缺陷与铁电薄膜及存储器失效之间的关联260

5.4.3 铁电薄膜存储器的“器件多变量耦合关系”263

5.5 在复杂环境下的服役和失效机理265

5.6 结束语270

参考文献271

第三篇 高压物理力学283

第6章 基于同步辐射的X射线成像技术在静高压研究中的应用283

6.1 X射线成像基本原理和技术284

6.2 高压下的研究应用286

6.2.1 状态方程测量286

6.2.2 地幔中铁的输运289

6.2.3 相变演化及动力学过程292

6.2.4 其他应用294

6.3 结束语和展望295

参考文献295

第7章 磁驱动准等熵平面压缩和超高速飞片发射实验技术原理、装置及应用299

7.1 基本原理300

7.2 磁压加载准等熵压缩实验的数据处理方法301

7.2.1 原位粒子速度近似方法301

7.2.2 反向积分方法303

7.3 磁驱动等熵压缩和高速飞片的实验装置305

7.4 磁驱动等熵压缩实验308

7.4.1 金属材料的等熵压缩实验308

7.4.2 准等熵加载下材料动力学性能研究311

7.4.3 磁驱动高速飞片和物态方程冲击压缩实验313

7.5 磁驱动加载技术和实验的展望316

参考文献317

第8章 爆轰加载材料和结构动力学行为精密物理机制辨识和建模322

8.1 爆轰加载壳体膨胀剪切断裂模拟的材料模型及计算方法322

8.1.1 “塑性峰”理论简洁直观，但掩盖了多种物理机制接续演化的事实322

8.1.2 数值模拟中的对称条件设定，会轻易地屏蔽真实的物理主导机制325

8.1.3 主导爆炸膨胀剪切行为的影响因素及材料性能库存变化的影响角色327

8.2 爆轰驱动飞层界面与内层状态演化差异多尺度分析328

8.3 滑移爆轰对碰区运动驱动参数和早期过程行为的精密诊断331

参考文献334

第9章 极端条件下液体结构和物性的实验研究进展336

9.1 极端条件下液体研究337

9.1.1 液体结构研究337

9.1.2 液体密度测量342

9.1.3 液体黏度测量347

9.2 结束语350

参考文献350

第10章 金属材料在准等熵加载和冲击加载下的强度357

10.1 单轴应变加载下固体材料的屈服强度358

10.1.1 单轴应变加载下的主轴应力、偏应力及平均应力358

10.1.2 单轴应变加载下固体材料的剪切模量和屈服强度361

10.2 准等熵加载的特点364

10.2.1 沿着准等熵线的声速364

10.2.2 准等熵过程的应变及应变率366

10.2.3 准等熵压缩线对等熵线的偏离368

10.2.4 准等熵压缩状态位于屈服面上369

10.3 测量屈服强度的双屈服面法371

10.3.1 利用双屈服面法测量准等熵压缩下的屈服强度的原理371

10.3.2 准等熵加载下的应力-应变路径和偏应力375

10.3.3 利用双屈服面法测量冲击压缩下的屈服强度378

10.3.4 冲击压缩状态不一定在屈服面上379

10.4 结束语384

参考文献385

第11章 延性金属动态拉伸断裂的损伤演化研究387

11.1 延性金属动态拉伸断裂的宏观响应研究388

11.1.1 应变率对延性金属拉伸断裂的影响388

11.1.2 应力幅值对延性金属拉伸断裂的影响389

11.1.3 应力持续时间对延性金属拉伸断裂的影响390

11.1.4 材料微结构对延性金属拉伸断裂的影响391

11.2 材料动态拉伸断裂过程的损伤演化机理研究392

11.2.1 损伤演化早期、中期，孔洞的形核和增长研究392

11.2.2 损伤演化后期的孔洞聚集研究393

11.3 材料动态拉伸断裂的损伤演化物理模型395

11.4 结束语398

参考文献398

物理力学前沿·卷Ⅱ407

第四篇 激光物理力学407

第12章 高能光泵浦气体激光器研究进展407

第13章 化学激光中的物理力学问题433

第14章 高功率光纤激光研究进展459

第15章 我国近期激光惯性约束聚变物理实验与诊断技术研究进展512

第16章 激光干涉测量技术研究进展544

第17章 光电探测系统与激光的相互作用机理557

第18章 连续波激光与材料／结构的能量耦合研究596

第五篇 空间环境效应物理力学637

第19章 空间环境及其效应概述637

第20章 空间载荷部件物理力学应用及进展682

第21章 空间环境下流体力学与传热传质768

第22章 空间碎片超高速撞击效应及防护技术802

第23章 等离子体诱发航天器表面带电的作用机理865