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[科普知识] 从爆炸力学讲起

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2018-6-2 22:44
  • 签到天数: 16 天

    [LV.4]金丹

    50#
    发表于 2012-3-4 07:14:17 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-3-2 13:03 " q1 ~0 \( X- T/ z  C: `
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性; T. T8 Z) x% \) r9 T
    , X. ?, n2 I' n0 c2 Y
    轻质设计+结构件塑性失稳+流固耦合基本就解决了90%以上的问 ...

    3 v9 w' n" S$ y$ ]我专门去北航看了看飞机油箱,好像没怎么考虑撞击形变的问题(表面加强筋很少),但是做了阻燃夹层和自封闭。
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [LV.7]分神

    49#
     楼主| 发表于 2012-3-3 13:52:59 | 只看该作者
    本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-3 00:01 编辑
    4 c' V% ^$ }7 t$ O5 {
    胖子 发表于 2012-3-2 23:51
    % ?, F4 z4 W2 T& ]4 c* W橡胶做sandwich structure的 filling?

    . I4 T6 ^2 l1 f0 V' t1 o( f  P" T, N+ G# f, q4 c3 }1 H
    不是filling,是面板贴层coating,filling的话,重量增加太多。
  • TA的每日心情

    2019-3-13 15:27
  • 签到天数: 106 天

    [LV.6]出窍

    48#
    发表于 2012-3-3 13:51:42 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-3-3 13:44 * d! P' ?) ?+ s& s: F
    其实可以考虑用橡胶做内衣,我在项目后期做过相关研究,主要目的不是为了抗冲击,而是为了利用橡胶的延展 ...
    " b, P+ Y- F; m& j. x
    橡胶做sandwich structure的 filling?
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [LV.7]分神

    47#
     楼主| 发表于 2012-3-3 13:44:08 | 只看该作者
    本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-8 15:32 编辑
    8 t3 J6 M9 S/ x# R& P# [' m
    胖子 发表于 2012-3-2 23:11
    9 o2 Y& I9 I- B) Y1 G  ]$ I' t& V. e看得津津有味,被好好科普了一把!
    9 ^! F4 M" P2 E1 ^8 }; d4 o2 Y6 x; I1 ?/ k5 U! J( T4 t
    也仔细琢磨了赫然兄的思路,大致明白。

    " u; F! D: w9 V2 J% i
    ' Q" S% ^2 b/ \- Z其实可以考虑用橡胶做内衣,我在项目后期做过相关研究,主要目的不是为了抗冲击,而是为了利用橡胶的延展特性抑制金属板的颈缩(necking),这样可以防止金属板撕裂(tearing)。不过,根据我给出的公式计算,想要能起明显作用的话,这种橡胶的初始刚度要比较高才行而同时还要保持好的延展性,目前绝大部分商业橡胶不符合要求。
  • TA的每日心情

    2019-3-13 15:27
  • 签到天数: 106 天

    [LV.6]出窍

    46#
    发表于 2012-3-3 13:11:30 | 只看该作者
    本帖最后由 胖子 于 2012-3-3 13:17 编辑 5 d& t" `2 C9 h. u

    ) ^* r) v& }( B看得津津有味,被好好科普了一把!4 x* v  ~8 k0 c& [

    / E' ]( t6 m: m$ G也仔细琢磨了赫然兄的思路,大致明白。
    7 O: a6 N" @. z# r' D. Y( m: }0 J+ i' O
    不爱的观点(也就是业界通行做法)是将爆炸的冲击力控制在弹着点附近尽可能小的空间,哪怕把船体炸个大窟窿也在所不惜,丢车保帅。* c# G% z$ y; z7 L* a. a$ \
    ; g  O- s9 w% _* c$ L% e. Y# W5 I
    而赫然兄的出发点应该是用整个舰体来承受一定量的冲击,局部不会那么惨,但这可能导致整体的形变。不知理解得对不对?
    ' c2 ^8 J6 c6 Q! X& B; o  E. M3 R4 o( y- t$ Q
    如果不考虑舰体增加的质量,麦帅的那个思路也不错,
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外两层压差基本一致 -- 这就跟厚厚的一张大板子没啥区别了嘛。。。 除非你这个“液态填充夹层”带流动性、两头开口的,否则没有意义呵。。。 就像兜里揣了包塑料软包装的饮料,被人打了一拳 -- 如果饮料盖子拧开的话,一拳下来,液体喷出,有效减轻了冲击;否则你还是结结实实地挨了那一拳。。。

    " s7 R" _7 \1 c3 R* ^3 c9 e" T" O
    假如给体表材料填充液体,当冲击力达到一定阀值,这些液体可以激烈地喷射出去,并能快速将液体补充回来。这样就比较理想了,应属天顶星科技。
    / h) b9 \( J7 T/ f. e0 A* m/ |: @& B+ W3 N1 a" u% l
    话又说回来,这也是麦帅说的橡胶物体受到冲击的效应。
    $ u+ x- K4 \# e* \请教一个问题,为啥不能用一种耐燃耐腐蚀的橡胶来给舰船做外衣呢?

    该用户从未签到

    45#
    发表于 2012-3-3 12:52:13 | 只看该作者
    当年工程力学+理论力学挂科的飘过。另外还学过流体力学,不过只是皮毛,主要学液体在管子里怎么流动。
  • TA的每日心情
    擦汗
    13 小时前
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    [LV.Master]无

    44#
    发表于 2012-3-2 21:29:43 | 只看该作者
    MacArthur 发表于 2012-3-2 02:25
    6 t! z/ V" w! S+ n5 G4 k( A开个玩笑嘛。。。  
    . @! A2 T6 v/ z  X, Z6 `' S  Q7 X6 n* l8 `' x8 U
    你的这个设想也不是没有道理,只不过这个设计着重的是弹变而不是强度。。。  ...
    ) {& ]! p6 \/ R. o" C# u
    是的。这是提高结构屈服极限,和看冲击不同。/ p/ X, P. C+ h( H4 p! H# P

    + T' o( q5 a0 [* a  K' X这里还涉及到水中能量传递的时间和密度问题。这个远远超过我可以分析的能力了。

    点评

    我说最近怎么很少八卦,原来转行研究知识啦  发表于 2012-3-2 22:36
  • TA的每日心情
    擦汗
    13 小时前
  • 签到天数: 2917 天

    [LV.Master]无

    43#
    发表于 2012-3-2 21:25:26 | 只看该作者
    黑JK 发表于 2012-3-2 07:30
    " W1 t1 `3 w! y什么时候船舶用海水裂化作为动力燃料~填充液体能实现力的快速递进传导和衰竭平衡系统4 J$ t3 u+ Z( i  `, Z4 B2 }
    就可以考虑你的提议 ...
    3 q4 g( B; T* J4 Z* ^* b
    也就仅仅是考虑一下。. n2 Y* b- E, E6 \8 R: l7 e5 J

    8 E) I5 Q4 K2 P这个思路是用一个复杂系统替代一个相对简单的系统,所以,非重大好处而不可为之。
    6 @! E1 w& s# d$ v5 I3 ~* {" i. V" }7 W0 c0 s7 w+ L/ H1 y
    我想看一看的是:有没有重大好处。从粗略的定性分析看来不乐观,需要定量分析来定论。
  • TA的每日心情
    慵懒
    2019-4-23 23:43
  • 签到天数: 25 天

    [LV.4]金丹

    42#
    发表于 2012-3-2 20:30:06 | 只看该作者
    赫然 发表于 2012-3-2 13:22
    / [8 I# p- W7 O& N居然讽刺俺!!!; d) J' \8 N/ |2 g6 m' g+ E
    9 ]/ Z! `% z9 v$ k
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。

    % k  Y2 R) ~: E. V1 X' k什么时候船舶用海水裂化作为动力燃料~填充液体能实现力的快速递进传导和衰竭平衡系统* P9 z& R  C; Z# t* A
    就可以考虑你的提议了~
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08
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    [LV.Master]无

    41#
    发表于 2012-3-2 15:25:35 | 只看该作者
    赫然 发表于 2012-3-2 00:22 5 i' ]# J, G- V7 [/ s% T2 {
    居然讽刺俺!!!
    8 C/ y- D0 W; n$ g: w7 a/ l5 `. ^6 x) `! s2 l) Z
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。

    7 X- y; M+ @& Y3 ]5 l6 L3 V开个玩笑嘛。。。 6 l! O. {; `" E# x, Q( |& c6 ?6 D
    ( S9 ?3 T$ _9 H% {. Y" l1 W9 @/ D9 ?
    你的这个设想也不是没有道理,只不过这个设计着重的是弹变而不是强度。。。 最完美的材料应该是橡胶而不是钢铁 -- 在船体外头挂上几只半装满的暖水袋!
    " G9 h2 b2 v! g! [- e7 R3 x' l) O4 Q! T: C5 X, v+ `1 w' L
    海军舰艇水下装甲防护课题每年有大量论文,这的确不是一个几句话就能定性的问题。。。 3 ]) b* J8 Z/ V+ h" R/ n4 Y' O

    0 X6 N! i' ^" M$ E7 {
      j' D: T6 n  i( u
  • TA的每日心情
    擦汗
    13 小时前
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    [LV.Master]无

    40#
    发表于 2012-3-2 13:22:12 | 只看该作者
    MacArthur 发表于 2012-3-1 23:51 1 H0 k% ^  G$ `7 u% A& ]$ U4 {
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    1 ^  ?# }$ p  ]- T$ F! i7 b( n0 }( Y9 q5 e. c" X( U+ Y
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...
    . V' g+ W+ F# ?
    居然讽刺俺!!!
    % a0 `2 W1 |4 X- p) I. X: x! Z  [) \) P0 g
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。3 B- _9 H  O0 \5 r6 [$ O7 Y" H

    : t' D  o/ `- S/ f; L1 K9 F液体压缩性不好,不过流动性好,压力的传导性好。这样可以把冲击力传达到相当大一个区域中。从而改善内层结构的受力。这个有研究的空间。好处有没有,有多少,需要很多工作。% ~- d! M% C( c4 f& ~
    ! L$ u/ {, b9 o/ J0 X; _, N
    内部注液一个很大的问题是破坏的模式不好。要么不破,破的话,面积大,变形大。这会给维修和损管造成困难。
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08
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    [LV.Master]无

    39#
    发表于 2012-3-2 13:07:08 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-3-2 00:03 ! I; ~' Q- C9 v$ d
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    % ~: l& z; d- \; S7 z
    ; D& ]2 K, W/ y% D7 w# y9 n轻质设计+结构件塑性失稳+流固耦合基本就解决了90%以上的问 ...

    - p, A2 O: K( j6 G6 g1 k当年我们一实验室的老博后,后来去了阿伯丁,专门琢磨鱼水雷水中爆炸问题。。。
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [LV.7]分神

    38#
     楼主| 发表于 2012-3-2 13:03:35 | 只看该作者
    本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-1 23:06 编辑 8 J) _+ W: D3 K4 g0 \5 Y$ V, V
    更何况水下爆炸的情况又较空气中爆炸复杂了很多,水在爆炸冲击下产生脉动高频震荡,舰艇水线以下部分装甲承受的不是简单的冲击力,而是类似一种反复“压缩-拉伸-压缩”,对于结构强度极具挑战。。

    7 U3 v5 d3 O8 ~7 ]& t. T5 {$ ~8 R# o6 d$ I) m5 P, A( O- M7 n
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    % n. `- T3 z% I+ O: _$ Y% {: `$ M0 A$ N+ d2 ]: l, T
    轻质设计+结构件塑性失稳+流固耦合基本就解决了90%以上的问题.6 u% W. h  N3 G  i

    ; F7 M  S+ d7 D* H2 ], C% ]而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...& I" b/ k* y0 s; k: F- V/ K; y

    9 R  ?' ]  W- }, |: Z0 E7 A8 ^" F只是"脉动高频震荡"的说法不妥当,因为是爆炸波,一去一回就完成了,没有震荡,不像海浪...
    # T( F0 H) u0 J# m4 b$ K' Q' f, n, _5 P% R$ J6 e
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外两层压差基本一致 -- 这就跟厚厚的一张大板子没啥区别了嘛。。。 除非你这个“液态填充夹层”带流动性、两头开口的,否则没有意义呵。。。 就像兜里揣了包塑料软包装的饮料,被人打了一拳 -- 如果饮料盖子拧开的话,一拳下来,液体喷出,有效减轻了冲击;否则你还是结结实实地挨了那一拳。。。

    " x: G; t6 t8 ~; l+ H这段说的正是优化设计飞机油箱防冲击所考虑的主要原理.
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08
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    [LV.Master]无

    37#
    发表于 2012-3-2 12:51:34 | 只看该作者
    赫然 发表于 2012-3-1 13:31 ! _8 U8 j3 U1 O% R( e, w7 J9 K* k
    这个设想是这样的。, v% F: `  x  h8 p. p" Y- _

    2 f% }) `7 F% ^5 b从抗压的角度而言。如果三明治内填充的是空气的话,因为空气的可压缩比很高,在局部 ...
    9 P- {  k, I6 X: N7 T* K' m
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    ( k3 t. ?( n6 x2 b: n$ R# ]
    * [( L$ A  Y  x因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外两层压差基本一致 -- 这就跟厚厚的一张大板子没啥区别了嘛。。。 除非你这个“液态填充夹层”带流动性、两头开口的,否则没有意义呵。。。 就像兜里揣了包塑料软包装的饮料,被人打了一拳 -- 如果饮料盖子拧开的话,一拳下来,液体喷出,有效减轻了冲击;否则你还是结结实实地挨了那一拳。。。
    1 I& F6 G) C/ K0 k. [* u6 z
    ' h5 m3 }  |& i6 C/ l6 u9 r1 @不爱给的那个三明治结构 -- 直观理解就是在衣服里头衬了好几层纸板,一拳下去坍塌好几层,当然减轻好多。。。 , Q. \8 ~- E$ S' X

    0 X7 c2 L/ V/ G3 a4 ~) C" q: w" T更何况水下爆炸的情况又较空气中爆炸复杂了很多,水在爆炸冲击下产生脉动高频震荡,舰艇水线以下部分装甲承受的不是简单的冲击力,而是类似一种反复“压缩-拉伸-压缩”,对于结构强度极具挑战。。。
    8 n  Y9 S; Y# g3 U
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    擦汗
    13 小时前
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    [LV.Master]无

    36#
    发表于 2012-3-2 11:18:13 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 21:57
    ) e, d0 U; R7 Z1 o; VSolidwork只能算小变形,非常粗糙,结果不可信。但是你的分析方法没问题

    " ^' X+ h' h! @+ Y只是看了看应力。
    1 v1 s3 T0 n2 L& `. z3 Y- \9 @' s7 {- a- l$ T2 u  r( g
    上班时间不务正业么,要低调!
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [LV.7]分神

    35#
     楼主| 发表于 2012-3-2 10:57:24 | 只看该作者
    赫然 发表于 2012-3-1 19:33
    , G! L: \, D9 p* ]4 m0 e下午用solidwork 分析了一下受力。填充液体前后的受力形式完全不同。干式的基本是坍缩吸能,湿式的主要是 ...

    " L% u( l' k+ R% Z6 ]Solidwork只能算小变形,非常粗糙,结果不可信。但是你的分析方法没问题
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    擦汗
    13 小时前
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    [LV.Master]无

    34#
    发表于 2012-3-2 09:33:58 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:44 9 Z- l' J2 X. M5 Q3 p' X& v4 ~6 k) j
    我们就是要利用材料塑性变形吸收能量的,另外主要关心的是内层面板变形相对小,船整体框架受力小,如果添 ...
    & S- f; s+ w8 _
    下午用solidwork 分析了一下受力。填充液体前后的受力形式完全不同。干式的基本是坍缩吸能,湿式的主要是变形。粗粗看了一下,受力提高有限,十个百分点左右。时间无法估算。5 o6 t9 o: C1 r+ H- q2 D' o: H

    2 A) ^2 l& P2 ^/ [% t8 {; o3 s但是问题是,湿式的结构破坏是会从内侧开始,液体密度越高内侧应力越大。而且估计破坏会是贯通的。从现在粗浅的分析来看,结果对湿式并不是有好。
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    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [LV.7]分神

    33#
     楼主| 发表于 2012-3-2 02:44:43 | 只看该作者
    赫然 发表于 2012-3-1 12:31 . z: i7 t5 h6 F' q/ a
    这个设想是这样的。! Y& z% |* d/ w8 [- E0 [& P

    . ~% E% s3 W" N# z3 N从抗压的角度而言。如果三明治内填充的是空气的话,因为空气的可压缩比很高,在局部 ...

    2 M$ @$ M% l( o7 ?6 g; g& ~5 i- j- {
    我们就是要利用材料塑性变形吸收能量的,另外主要关心的是内层面板变形相对小,船整体框架受力小,如果添充液体会因为液体的不可压性,会导致变形从局部变形变成整体变形,这是最要不得的。军舰不怕局部损坏,你看例子中的军舰那么大一个破坏区,有两米宽,但是军舰仍然可以顺利驶回港口进行修理,但是整体破块就比较致命了。你的液体填充方案在设计方向上就错了。
    9 z2 G( D3 L4 p! O
    0 o$ x: v; V. k# `0 f. D* y其实金属泡沫填充是被考虑的,但那关键也是因为金属泡沫的大空隙特性,但金属泡沫的单位质量能量率不如规则构型的金属框架结构。- ?$ P7 A+ b4 R! }$ r

    * g( N/ O+ y* Q0 M  i  t油料填充是绝对想都不能想的,因为如果有油料的话,那么任何局部炸弹攻击都可会导致整体功能失效,因为油料会燃烧甚至二次爆炸,那可是致命的。
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    擦汗
    13 小时前
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    [LV.Master]无

    32#
    发表于 2012-3-2 02:31:47 | 只看该作者
    本帖最后由 赫然 于 2012-3-1 13:35 编辑
    0 l  e. W: y3 m) B' ?9 N- N4 D/ ^
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
    . {$ f" o# g4 M  B没明白,这是军舰整体面板设计,油料都是在船内部被保护起来的,你是说把油充满军舰全部面板缝隙?那怎么 ...

      G- ~. v# j- D' Z7 n' j& D8 G4 G9 P) ?! f/ `4 N4 k& S. q+ f! L
    这个设想是这样的。" Z; X7 P  p2 T- V; g# P* [
    8 }$ x+ c& p( K
    从抗压的角度而言。如果三明治内填充的是空气的话,因为空气的可压缩比很高,在局部高压下,三明治内部的压力上升不会太大。由于内外压差大,材料很快屈服了。我的疑问是,从理论上而言,如果填充的是液体,内外压差就会不会小一点,从而可以抗住高一点的压力?
    % J, v8 A/ M0 ^5 T4 q2 ?% I- j* x' P! Q+ }( s% t2 E2 Y8 t' Y% }
    如果液体填充可以增加抗压能力的话,下面就要关心重量问题了。总不能因为填充液体表现好另外加液体吧。这个太浪费重量了。最好是利用船上自带的液体。所以,我想到了油料。船只要携带大量的油料,尤其是燃油。这些油料一般是在油箱里的。假设,携带的油料总量不变,如果利用了三明治中间的空间的话,油箱就可以减少了。船内可利用空间可以扩大了。这是从空间利用的角度。这就是所谓不增加重量。当然,这里结构重量是增加了,但是船只的总体重量不增加。至于维护损管,那肯定是变得更复杂了。
    : n$ H2 P% E. b5 a. v+ }' L+ o  i; N" D" b( J5 H
    - r" k  F5 c& [. K! V

    . h+ p5 \3 U% }; \. @' h9 ?
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
  • 签到天数: 171 天

    [LV.7]分神

    31#
     楼主| 发表于 2012-3-2 02:04:31 | 只看该作者
    本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-1 12:21 编辑
    ( v8 R3 X# `& m  X1 d
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 ! [/ q* E& h2 i$ c
    我指的是油料。就像飞机机翼里的油箱一样。这样不占多余重量。当然,这会遇到,维修损管等等问题(这方面 ...
    4 S+ ?. h) E" ?' Z- `

    / f. Y2 d' }: }, I没明白,这是军舰整体面板设计,油料都是在船内部被保护起来的,你是说把油充满军舰全部面板缝隙?那怎么能不占多余重量呢?而且把油冲满船体,那怕受到爆炸轻微的袭击后,这后果。。。想都不敢想。这简直是自杀式设计方案。3 Y) W! d& d5 J, c

    / ]- e0 ?3 F; R. A. }* n飞机完全不同啊,飞机多小啊,而且飞机一旦机翼被击中,不管里面有没有油,飞机都毁了,军舰被击中一下,基本跟被蚊子叮一下差不多。因此设计理念是完全不同的,可不能随便套。9 ?4 T/ X! V' Q+ L8 n3 z

    2 d/ g  A% s9 t+ j' X2 W- c同样,考虑单位体积的能量吸收效率对大型军舰来说设计没意义啊,因为相同重量下,船体积大点没关系。

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