高加速度（高g值，1g＝9.8m/s2）沖擊過載是一種極端條件下的物理現(xiàn)象，其產(chǎn)生的加速度往往達(dá)數(shù)百g，甚至高達(dá)驚人的20萬g以上。這種極端沖擊環(huán)境主要出現(xiàn)在一系列高能量、高速度的場(chǎng)景中，諸如火工品爆炸、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、高速氣動(dòng)與大氣再入過程，以及汽車和高速列車的劇烈碰撞、沖壓鍛造、沖模沖孔、沖擊鉆探等過程。更為關(guān)鍵的是，它在軍事領(lǐng)域也扮演著至關(guān)重要的角色，如火箭彈、導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、穿甲彈、半穿甲彈和侵徹彈等高速侵徹硬目標(biāo)的過程中。這些領(lǐng)域不僅關(guān)系到國(guó)家的科技進(jìn)步，更是航空、航天、武器裝備及國(guó)防科技等核心領(lǐng)域的重要支撐。因此，對(duì)高加速度沖擊激勵(lì)與試驗(yàn)技術(shù)的深入研究是沖擊動(dòng)力學(xué)的研究方向之一，也始終占據(jù)著該領(lǐng)域的科研前沿，這對(duì)于推動(dòng)我國(guó)在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有極其重要的戰(zhàn)略意義。
高加速度沖擊過載環(huán)境的獨(dú)特特征是過載加速度峰值驚人、脈沖作用時(shí)間短暫、破壞力巨大且響應(yīng)機(jī)制極為復(fù)雜，對(duì)置身其中的元器件及其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可靠性與安全性、性能穩(wěn)定與持久性等方面提出了嚴(yán)苛的要求。這對(duì)科研人員開發(fā)和優(yōu)化此類元器件及系統(tǒng)構(gòu)成了巨大的挑戰(zhàn)。以硬目標(biāo)侵徹武器的研發(fā)為例，為確保侵徹武器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、性能達(dá)標(biāo)、可靠性經(jīng)受住考驗(yàn)，需對(duì)炸藥的效能進(jìn)行精確檢測(cè)，確保炸點(diǎn)控制系統(tǒng)符合戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求，并驗(yàn)證炸藥在高過載環(huán)境中的安全性和可靠性。這一過程中，選擇合適的試驗(yàn)裝置、確定有效的試驗(yàn)方法、研究先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)及校準(zhǔn)系統(tǒng)等，進(jìn)行多種類、多批次、重復(fù)性的模擬試驗(yàn)變得至關(guān)重要。因此，通過實(shí)驗(yàn)室模擬高加速度沖擊過載環(huán)境成為了科研人員不可或缺的研究手段。
經(jīng)過多年的深入研究和實(shí)踐探索，高加速度沖擊過載激勵(lì)與試驗(yàn)技術(shù)已取得了顯著的進(jìn)步。然而，仍有一些關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)需要進(jìn)一步研究和突破，比如如何研發(fā)出試驗(yàn)范圍更廣、可靠性更高、成本更低的沖擊加速度脈沖環(huán)境激勵(lì)技術(shù)。這不僅是科研領(lǐng)域的重要課題，更是推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。
本書是在綜合作者多年實(shí)踐成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合最新書籍和期刊論文的研究成果精心編寫而成的。我們期望本書能為高加速度沖擊領(lǐng)域的科研人員、高校師生提供有價(jià)值的參考與幫助，推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。本書共分7章：
第1章為緒論，引領(lǐng)讀者踏入高加速度沖擊過載環(huán)境激勵(lì)與試驗(yàn)技術(shù)的廣闊領(lǐng)域，全面勾勒其基本概念、發(fā)展歷程、研究意義及當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。通過深入淺出的介紹，為后續(xù)章節(jié)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)與探索框架。
第2章聚焦于沖擊過程的時(shí)域特征，系統(tǒng)剖析了多種理想沖擊加速度波形函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)與物理含義。通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)，深入探討了沖擊過程中的位移、速度、加速度、脈寬及速度變化量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，輔以實(shí)際高加速度沖擊案例，直觀展示沖擊信號(hào)的時(shí)域特性。同時(shí)，引入時(shí)域矩分析方法，為深入理解沖擊響應(yīng)特性提供新視角。
第3章深入高加速度沖擊信號(hào)的頻域世界，全面解析傅里葉譜、能量譜、沖擊響應(yīng)譜及獨(dú)特的偽速度譜等關(guān)鍵概念。通過對(duì)比分析常見理想高加速度沖擊加速度信號(hào)的頻譜特性，揭示了沖擊響應(yīng)譜的計(jì)算精髓與數(shù)值處理的微妙之處。尤為值得一提的是，本章深入探討了偽速度譜在評(píng)估被試件失效機(jī)理中的應(yīng)用價(jià)值，以及影響其精度的多種因素，為優(yōu)化沖擊試驗(yàn)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。
第4章系統(tǒng)性地梳理了高加速度沖擊試驗(yàn)的國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)及其發(fā)展歷程，展示了當(dāng)前主流的高加速度沖擊試驗(yàn)設(shè)備與技術(shù)方法。通過對(duì)比分析不同試驗(yàn)設(shè)備的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍，為讀者選擇適合的試驗(yàn)方案提供了實(shí)用指南。
第5章針對(duì)輕小被試件的特殊需求，創(chuàng)新性地提出了基于多物體碰撞速度放大原理的高加速度沖擊激勵(lì)技術(shù)。詳細(xì)闡述了基于一級(jí)速度放大器的試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、設(shè)備研制及成功案例，展示了該技術(shù)在提升沖擊效能、降低試驗(yàn)成本方面的顯著優(yōu)勢(shì)。
第6章則聚焦于大質(zhì)量、大體積被試件的高加速度沖擊激勵(lì)挑戰(zhàn)，介紹了氣體炮技術(shù)、沖擊氣缸技術(shù)等傳統(tǒng)方法在大負(fù)載場(chǎng)景下的應(yīng)用。更為重要的是，基于空氣炮原理，創(chuàng)新性地提出了一種新型大負(fù)載高加速度沖擊激勵(lì)技術(shù)，并成功研制出相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備，取得了很好的實(shí)際效果。
第7章深入探討了高加速度沖擊試驗(yàn)中的波形調(diào)整技術(shù)，包括Hopkinson壓桿與跌落沖擊激勵(lì)中的波形整形方法。特別地，詳細(xì)闡述了橡膠型波形整形器的設(shè)計(jì)思路，為解決高加速度、長(zhǎng)脈寬激勵(lì)技術(shù)難題提供了新思路。
本書的第1、2、4三章主要由重慶城市職業(yè)學(xué)院李陽博士執(zhí)筆，其余章節(jié)均由重慶文理學(xué)院段正勇博士執(zhí)筆，并完成統(tǒng)稿工作。在本書的仿真分析中，得到了段正勇博士的研究生馬健程碩士的大力支持。同時(shí)，在漫長(zhǎng)的研究歷程中，我們得到了多方的大力幫助和支持。西安交通大學(xué)趙玉龍教授以其深厚的學(xué)術(shù)造詣和獨(dú)到的見解，為我們提供了寶貴的指導(dǎo)和建議。南陽理工學(xué)院、蘇州東菱振動(dòng)試驗(yàn)儀器有限公司以及重慶文理學(xué)院等單位的領(lǐng)導(dǎo)和同事們也給予了熱情的幫助和支持，為本書的完成提供了諸多便利，在此表示衷心的感謝。
特別值得一提的是，我們的家人也給予了極大的支持和理解。在繁忙的工作之余，她們承擔(dān)了更多的家庭勞動(dòng)和孩子的教育任務(wù)，讓我們能夠全身心地投入研究和寫作中。她們的付出和犧牲，是我們能夠順利完成本書的重要保障。在此，我們向所有給予支持和幫助的家人表示衷心的感謝和深深的敬意。
由于作者學(xué)識(shí)和能力所限，本書中的某些內(nèi)容可能尚顯稚嫩，甚至可能存在疏漏或謬誤。我們深知學(xué)術(shù)研究的道路永無止境，真誠(chéng)地希望廣大讀者能夠不吝賜教，對(duì)書中的不足之處提出寶貴的批評(píng)和建議。您的賜教將是我們不斷進(jìn)步的重要?jiǎng)恿�，也是我們不斷完善和提高的寶貴財(cái)富。在此，我們衷心感謝每一位讀者的關(guān)注和支持，期待與您共同推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的研究和發(fā)展。

段正勇
2024.10