TA的每日心情 | 奋斗
2022-2-8 01:13 |
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本帖最后由 不爱吱声 于 2012-11-1 17:48 编辑 6 t( b( A7 k6 G' t3 @0 ?
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自己搞了十五年的力学研究,研究过各种尺度下很多有趣的问题.从小尺度下的金属塑性变形行为,生物细胞的力学行为,金属的断裂,子弹穿透,到大尺度下的抗冲击的复合材料设计,甚至岩石开裂,统统有过涉猎.( p7 I9 j5 S( U& }4 F5 q) x
# b' y' A0 {% c; H 自己很早就动过念头,想把这些年来所积累的那些有趣的力学知识写下来,与更多的人分享那种揭示了自然规律的乐趣.* F7 {" e! `: L5 }5 ~0 ]
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光说不练假把式,从现在开始,想到哪儿就写到哪,想到什么问题就写什么问题,因此不一定前后连贯.希望最后形成<趣味力学>系列文章,以后不定期更新.如果大家正好有什么自己特别感兴趣的力学问题,可以提出来,如果正好也是我比较了解,可以先写.
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另外,早期写过两篇文章,放在群组中,大家有兴趣可以看看.
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1.趣味力学之起皱现象
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2 U, \# I$ W3 ~ 2.趣味力学之皮肤上的皱纹
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5 C' s( `6 K7 l' Y; s! H 最近几年则由于工作的关系,把更多的精力放在了爆炸力学方向.再加上朋友中貌似对这方面感兴趣的比较多,因此,现在,我们就从爆炸力学讲起.- U* Z. J. k' \- l/ i8 y* m
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- o1 c" w2 @. a3 X 爆炸力学是干什么的呢？不妨让我们先来看几张图。$ F$ ]6 L w" Q$ {/ y! {
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图一：500吨高能炸药爆炸后形成的云状爆炸波。& r( z q5 ]1 J$ \3 h# [
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图二：原子弹爆炸后形成的蘑菇云--最恐怖的美丽。) l/ n7 i7 d0 v) W& _2 ^5 n9 J- i
7 z& ^3 r! K- V9 w/ k1 H 上面两张图中，不管是高能炸药也好，还是原子弹也好，他们共同的特点就是：爆炸物被点燃后，储存在爆炸物的某些能量被以迅雷不及掩耳盗铃之势迅速释放出来，进而在其局部空气中形成强大的冲击波（压力波），有的时候还伴随着诸如高温啊，高速弹体碎片甚至辐射等附加效应，这使得这些爆炸物当然不让地成为杀人越货的首选工具。
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3 g# N5 ]- X3 K# a7 q# q( I6 L/ ? Y" W 说到这里，我们可以告诉大家，爆炸力学的研究方向之一就是：从力学的角度研究爆炸的发生和发展规律。不管是化学爆炸，核爆炸，电爆炸，还是其他什么炸,力学家们总是尽可能找到方法，研究各种爆炸物他们的产生冲击波的机制，而更多的是研究冲击波是如何传播，发展，而建立比较有效的数学模型用以描述这些高速冲击波所携带的能量，动量转换过程当然是此类力学研究的努力方向。4 P) ^: x% r* v Q6 c# ]
7 k% s" U! k7 z* v4 Z* |5 _% H 此外，爆炸力学还研究什么呢？继续看图。4 w$ {/ ?: l1 ?3 b }
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# S5 \/ _* T* U% Y b+ ^. v 图三：美国的Cole号驱逐舰在也门遭到自杀式炸弹攻击后的悲惨景象。
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# @9 q! x: m( ]- p c$ w 图四：上图军舰破坏部分的近景图。船体一部分金属挡板已经被炸开，导致海水灌入船体内。
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上面两张图实际上说得是同一件事儿：军舰在受到自杀式炸弹近距离攻击后，舰体钢板撕裂，形成大面积破坏，甚至导致17名士兵死亡。我们知道，一艘军舰外壳是很厚很厚的钢板（可达到二厘米厚），但显然这么厚的钢板也是抵挡不住普通的炸弹的攻击的。那么我们马上就可以问一个问题：我们能设计更好的船身结构去抵挡爆炸波的攻击么？而寻找这个问题的答案就是爆炸力学的另一个研究方向：研究爆炸效应在结构设计中的应用及如何对其进行更好地防护。这个研究方向主要集中在对“盾”的设计上。; j% x& T; P( p3 P% Q# G; j
4 m0 j- H" ^2 Q9 `$ x! V5 @ 不过，世界上到底是先有矛还是先有盾呢？在我看来，恐怕还是先有矛的可能性更大一些。而爆炸力学的发展也说明了这一点，对于矛的研究比对盾的研究貌似更丰富多彩一些。大家一起来看看。
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+ f3 D2 ] L& f9 R8 Y) u 图五：穿甲弹穿透钢板的瞬间。
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图六：某步兵车被破甲弹击中后的悲惨景象。3 B2 W' [# x5 N. E) w& x6 v& D
+ L1 U* S/ C5 l2 H7 O 是的，这里提到了穿甲弹和破甲弹。通过前面介绍，我们已经知道，炸药能产生高强冲击波，也知道爆炸物瞬间产生的能量很好很强大，甚至可以让很厚的钢板撕裂。然而，简单的爆炸后产生的冲击波基本是均匀地向西面八方传播的，这样有一种情况就是，我向敌人扔了颗手榴弹，但是那天没吃饱饭，结果扔得近了点，在炸毁了敌人的同时，向后传播爆炸波把自己也炸到了，这实在是一件让人比较沮丧的事情，能避免最好避免。当然了，愿意做人肉炸弹的不需要为此而沮丧，因为他们与真主同在，my god。
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e' a+ t# I* O5 X& F 还有更多情况是，我们希望更有效地利用这些能量，那就是需要想办法把这些能量最好集中在某一方向。基本上，这就相当于，力气大的人可以使大锤，以在战场上把人活活砸成相片为主要目的；但没力气使不动大锤的人最好还是选择枪这种比较有前途的武器，把人捅成蜂窝煤，也可以实现用更小的力气达到更大的效果。 % o2 t0 V& \' M( T
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在对子弹或者穿甲弹，破甲弹这类“矛”的机理的研究上，爆炸力学找到了广阔的用武之地，显现了其骇人听闻的强大功力。
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显而易见,从以上的例子可以很容易看出,爆炸力学在军事工业中特别是武器研制方面具有无与伦比的应用价值.然而,它可并不仅仅局限于此.比如,在交通运输领域,炸药是开山,修路,架桥的必备利器;在矿藏开发方面,石油开采中所广泛使用的射孔技术的不断改进提高正是基于爆炸力学原理;在机械加工领域,在爆炸焊接,爆炸切割等技术中可以见到他那飒爽英姿;甚至对诸如火山爆发、陨石碰撞、星体爆发等自然现象也可应用爆炸力学方法来研究。
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真可谓,不炸不知道,世界真奇妙.+ N/ F& e/ ? q' ]3 g) c4 x0 R
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雷达卡
发表于 2012-2-29 12:24:01
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