访谈掠影
2019年11月22日下午14:00，由力学技术研究院开展的力学家访谈，在IMT办公室进行。本期访谈的嘉宾是北京理工大学陈小伟教授。IMT研究生和教师参与了本次访谈。
本次访谈，学生主要以陈小伟教授（超）高速度穿甲及碰撞这一研究为采访重点。采访内容如下：
问：超高速碰撞和一般的碰撞有什么不同之处，有哪些需要注意的地方？
答：
我出版的两本书主要是关于在弹速的情况下，也就是在一公里每秒左右的速度，我这次做的报告主要是针对两公里每秒，甚至三公里每秒以上，到达十几公里每秒的情况。至于弹速，高速和超高速的定义，有更专业的分析，这里暂时不展开，而简单用速度大小来分类。他们的区别在某种程度上是因为超高速碰撞下，情况特别复杂，而在弹速我们更多的是考虑材料的破坏，靶的破坏以及机械和力学上的效果。比如钻地弹的穿透力，舰船和坦克被穿透效果和建筑物的破坏程度。超高速情况更加复杂，除了单纯的力学和机械的破坏，还涉及到声光电、化学、等离子体等，是多相问题，跨学科问题。比如我最近想研究小行星撞击地球的问题，那么我们不仅要有超高速撞击动力学的知识，我们还可能需要关于地球，行星和天体方面的知识。
问：您在穿甲\侵彻力学领域有所建树，对于不同种类材料的碰撞，其结果是否有巨大差异？
答：
我把你的问题背景理解为是在弹速情况下的。我出版的两本书中有关于碰撞混凝土以及金属板的讨论。在侵彻这一块，我们最关心的是侵彻深度，以钻地弹为例，我们通过弹形的改进使其能够钻的更深，以应对深层的重要目标。这是对于土，岩石和混凝土这方面。再举个例子，攻击机场的跑道，我们追求的是破坏面积最大，那么我们就不太关注钻深，而是重点关注破坏面积。关于金属板，以坦克，舰船举例，我们关心的是穿透金属板后的弹体速度，倘若动能弹穿透金属板后还有较高的速度和质量，那么才能对里面的人员，设备和弹药产生破坏。
要注意我们讨论的侵彻，只是破坏当中的一个环节，而并不是最重要的环节，最后的破坏大多数是要依靠爆炸。当然动能弹除外。
建筑物破坏里一个很好的例子是911事件飞机撞击世贸大厦。首先需强调的是，任何人都不希望会有这种事情发生。世贸大厦是钢筋混凝土结构，撞击的飞机内部储存了十分多的柴油，撞击后产生大火。如果没有大火，世贸大厦不应该坍塌。我们以矛的设计角度来看，我们希望能使建筑物破坏的更彻底更透彻，面积破坏更大，而不是很局部的破坏。西安建筑科技大学在结构设计方面十分强势，那么以盾的角度来看，我们就要应对破坏来确定一个临界载荷，并将其应用于一些重要的建筑物建造中去，如机场跑道和桥梁等。因此，我们要根据不同的对象和目的来分类讨论，使矛的破坏最大化，盾的防御最大化。
问：超高速碰撞产生的碎片云具有哪些特征？我们需要通过什么方式对其表征？
答：
碎片云问题是对于空间站，卫星和外太空飞行器方面的。由于外太空还存在许多速度极高的微流星体，速度达到十几公里甚至二三十公里每秒。它们有的是来自自然星体的，有的是来自人造星体，太空垃圾等。通常来说特征尺度在十厘米以上的物体我们是无法防御的，只能侦测到然后机动规避。一毫米以下问题并不是太大。一厘米至十厘米之间的碎片是特别危险的，它们难于侦测，无法跟踪，且大量存在。它们撞击卫星后会产生十分大的破坏。我们可以防护的是1厘米以下的微小空间碎片。几十年前提过一种防护手段，在卫星等外部建造一层防护罩，使撞击物先撞到防护罩，破碎成很多小碎片，能量和动量重新分布。其可以用速度来表征。但是撞击防护罩后我们还要关心这个碎片云里最危险的碎片，当然最危险碎片并不一定是最大碎片，其原因可从动量和动量公式中知晓。关于最危险碎片还有速度方向上的问题，垂直撞击尤其危险。实际上，碎片还与冲击波和稀释波的交替作用相关，这些都在我下午的报告中会涉及。
问：侵彻、碰撞对结构损伤程度的评估有什么指标？需要考虑哪些因素？
答：
在结构冲击的书籍中会有个Johnson破坏数，其大小反应了撞击事件，破坏事件的严重程度。这个数在某种程度能够刻画破坏程度，比如地震的Johnson破坏数，子弹击中人体这种局部破坏的Johnson破坏数，高空坠物的Johnson破坏数。实际上对于破坏的目标，除了这个宏观的数字外还有许多不同的指标。比如对建筑物局部的柱破坏，局部破坏却可能造成坍塌。因此我们对于不同目标要建立不同的评判标准。以世贸大厦为例子，倘若飞机内没有柴油，世贸大厦是不应该倒塌的。
问：请您谈谈当代大学生该如何对力学进行有效的学习和传承？
答：
西安建筑科技大学专门学习力学的特别少，但需要学习力学的人却在各个学院都有。不仅是西安建筑科技大学这样，其他大学的独立力学系也是非常少的。如北大的力学系变成现在工学院；曾经清华的力学院变成现在的航空航天学院；浙大也有相同情况。这就是大势所趋，力学越来越要和各行各业相结合。倘若你们找工作时只标榜自己是力学专业的，那么很可能找不到工作，但是称自己是用力学知识解决各个领域问题的万金油，那么找工作会相对容易。第二，实际上力学就是在学习数学，四大力学在三航，核能，土木都能适用。力学是联系数学和物理的桥梁，用数学知识来解决物质世界的问题，要用数学的知识来建立模型，从复杂到简单。在学习的过程中要善于联想，不要局限于某个方面，力学覆盖了许多行业。第三点，我想说的是，当代的大学生比我们有更好的计算机资源和英语基础。现在有许多数学软件，能帮助进行数学计算。第四点，你们要有人文精神。人文精神会影响到你们的眼界，换个说法就是家国情怀，知道国家，父母，人民需要什么。八十年代在北大读书的时候，我们就是为了中华之崛起而读书，有了家国情怀后就会知道我们读书并不是只为了自己，而且也是为了国家。这不是单纯的谈高调，家国情怀会让人有更高的志向，更加忧国忧民。
陈小伟教授从弹速碰撞，碎片云，侵彻力及损伤评估方面发表了自己的看法。同时，基于学生科研能力、家国情怀方面进行了分享。参会学生受益匪浅，在对力学大师满怀敬意的同时，激发了科研兴趣。
采访人：陈品元
采访稿：张 一
摄 影：刘轩廷
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