散体介质是介于流体和固体之间的一种材料,研究散体介质冲击过程中的动力学行为不仅对航天着陆系统、月球表面巡游探测器、地面武器装备等具有重要的工程应用价值,同时在生物工程、光子散射、化学反应过程等领域具有重要的科学价值。本项目将基于分析的方法研究散体材料在冲击载荷作用下所呈现出来的整体性质。主要包括冲量波的传播规律、波的散射及内部的耗能机制,以及散体介质连续性近似场的刻画等。该项目将侧重于研究一维散
散体介质冲击动力学行为是当前物理和力学领域所关注的一个重要内容。它涉及到复杂系统中的跨尺度效应,以及由于系统内部自组织行为引起的宏观现象的整体描述等。大量的试验现象以及数值模拟表明,这一复杂系统内部各质点之间的相互碰撞及摩擦效应是驱动某些宏观现象的主要内部机制。建立考虑摩擦及局部能量耗散的精确接触模型,并发展相关宏观现象整体描述的理论分析方法是当前这一领域研究中的关键问题。在该基金项目支持下,我们初步建立了能够有效描述含摩擦作用并考虑局部能量耗散的质点、刚体之间的碰撞接触模型。该理论模型能够与发表在相关杂志上的试验结果相吻合。对质点组成的散体介质的冲击行为,提出了其动态演化的过程依赖于相对的势能累积的基本思想。发现冲击过程中的波动现象严格依赖于接触界面出的相对质量比和刚度比的概念,并提出了构造连续性描述的基本方法。该理论研究进展有望揭示散体系统中跨尺度效应之间的相互联系,并对已发现的某些物理现象给出合理的解释。相关的理论分析方法也可用于处理航天工程中的某些关键技术问题,如飞行器对接技术、着陆过程动力学分析等。