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楼主: 不爱吱声
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[科普知识] 从爆炸力学讲起

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21#
发表于 2012-3-1 06:59:21 | 只看该作者
曾经学过内弹道学的飘过。爆炸力学是我大学系里一些老师的专业。

点评

南理工。其实我上学那会儿叫华工。  发表于 2012-3-2 22:45
北工的?南工的?  发表于 2012-3-2 12:31
  • TA的每日心情
    擦汗
    前天 23:04
  • 签到天数: 3187 天

    [LV.Master]无

    22#
    发表于 2012-3-1 07:46:35 | 只看该作者
    机器猫 发表于 2012-2-29 15:24
    7 x6 d. m) n+ S不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    # V& E# |* _; K9 {! G! q, X
    主要是看不上。1 K* o' [" P% d) z
    1 a4 ^0 v1 O$ b/ C- k' y
    不爱搞的比枪厉害太多了。
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [LV.7]分神

    23#
     楼主| 发表于 2012-3-1 08:08:41 | 只看该作者
    erha 发表于 2012-2-29 16:59
      R  u$ G: k' P; ?  T$ x0 R( P4 {曾经学过内弹道学的飘过。爆炸力学是我大学系里一些老师的专业。
    * B( R, e3 r1 J0 J

    % I! X( I: H( f& t. _: A! v8 Z! b) R我主要研究的是高能炸药,超高速爆炸冲击波为主,对火药,弹道学这些了解得不够深入,正好你可以写个帖子科普火药及弹道学.
    - l* [) F9 U& H) h
    . ~  g+ W2 i& Z) ~; @你是北理的么?

    点评

    南理。  发表于 2012-3-1 21:56
  • TA的每日心情

    2017-10-11 12:03
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    [LV.2]筑基

    24#
    发表于 2012-3-1 08:47:35 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 03:20   g  b9 B2 t! e: m
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    : o6 j& y# l3 I! t; V( ^
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [LV.7]分神

    25#
     楼主| 发表于 2012-3-1 09:04:09 | 只看该作者
    一无所之 发表于 2012-2-29 18:47
    : r. P3 C+ S3 k1 T5 v这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
    : n- d; r$ D/ `* H2 u/ ?7 x
    不是甲板,是船体面板.8 V- |6 i2 \% l3 B3 w

    * l* j  p: ?9 F" W4 t) v6 o8 s设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.1 q3 R& @" ^% V. G

    5 p( L& }: m1 Y  u, K- d) v舰体面板设计(非水面结构)与坦克装甲设计在两个关键目标有明显区别.
    ) G4 s; M; U9 q' x2 \: C1 l
    4 f, X& E$ N9 i, x1,舰体面板设计必须要轻质,就是质量尽可能小,因为船是浮在水面上的,重量非常关键,同时船身制造需大量金属板,增加重量一味增加成本,因此轻质很关键.5 b- z: \9 [) g% f8 ^7 E
    坦克是在陆地上冲锋陷阵的,而且体积小,所以如果为了加强其装甲的防护功能,在设计上并不会专门对起重量有特殊要求.
    " V4 U2 l8 m& a9 h
    6 B* z& J+ z* m! Z& {0 R- Z+ f2.舰体面板主要任务防水下爆炸冲击波.舰船水下部分受到攻击大部分情况时水下的爆炸冲击波,而且舰体本身尺度非常大,相对来说弹体穿透对其构成的威胁弱得多,基本不会影响军舰的正常运行.
    ! r9 v( {* O" v# _. Z但是坦克是要防空气中爆炸冲击波与弹体穿透的复合效应.与军舰很大不同,坦克内部空间狭小,任何弹体穿透装甲进入内部都会给操作人员带来毁灭性威胁,使坦克丧失功能.
    ; I+ V1 ], T% G0 n' d4 ]7 S+ s: p% {: |
    因此,舰体在优化设计上基本是利用现有材料,玩复合结构多一些.而坦克装甲可用花样就比较多了,比如说坦克装甲普遍通过加陶瓷片来防弹体穿透,舰体则不考虑.

    该用户从未签到

    26#
    发表于 2012-3-1 14:17:46 | 只看该作者
    路过,顺便科普一下自己!

    该用户从未签到

    27#
    发表于 2012-3-1 23:36:18 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-2-29 18:08 2 j: k2 H/ [: ?
    我主要研究的是高能炸药,超高速爆炸冲击波为主,对火药,弹道学这些了解得不够深入,正好你可以写个帖子科普 ...
    & O, E  q, \# u4 b# @& J5 b) X
    我上的那个系,对外的名称是弹道研究所。不过当年中国政府穷的叮当响(80后90后可能觉得有点难以理解),军工行业不景气,等我去的时候专业已经转为民用了。内弹道学只是门选修课。因为工作也用不到,早已荒废了。就记得有内弹道,中间弹道,外弹道,以及终点弹道。老师上课还拿了一堆各种火药在教室里点着玩儿。当年中国的两台半弹道雷达车,有一台就停在我们系门口。差点保送读内弹道研究生,由于种种原因没去。有个同班同学留校,现在已经是正教授了,真正的弹道专家。我就是个在公司混日子的。

    点评

    这个真不懂。它是指炮弹刚出膛的一小段。因为有膛内气体一起冲出来,跟外弹道不太一样,所以单独列出。  发表于 2012-3-5 22:30
    老大给科普一下中间弹道吧,这个词生分的很。  发表于 2012-3-4 07:10
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    [LV.Master]无

    28#
    发表于 2012-3-2 01:02:39 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-2-29 14:20
    * e( J0 k5 J2 k5 q7 w7 o; I7 H) f你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    3 W- }4 T  P! h刚才又看了看,发现这个是干的,有没有人搞液体填充的?液体的压力传递要好很多而且均匀很多。
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    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [LV.7]分神

    29#
     楼主| 发表于 2012-3-2 01:43:21 | 只看该作者
    本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-1 11:44 编辑
    ( M0 c4 n+ t: J
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02 7 r9 ~/ g: ~. F. [3 q0 U' b/ ~7 @
    刚才又看了看,发现这个是干的,有没有人搞液体填充的?液体的压力传递要好很多而且均匀很多。 ...
    + q- |% C$ m4 I( g' i8 ~5 w

    ) L, [9 U  q' t$ x7 w不可以填充液体,填充液体后质量增加太多,液体的单位质量能量吸收率比"空心结构"体小太多,这个跟军舰的设计要求有关,设计关键在于最大限度提高材料的单位质量能量吸收率,见我上面25楼的解释
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    [LV.Master]无

    30#
    发表于 2012-3-2 01:57:20 | 只看该作者
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 12:43 + Q8 w! g/ i  f& @) _8 }6 T6 p
    不可以填充液体,填充液体后质量增加太多,液体的单位质量能量吸收率比"空心结构"体小太多,这个跟军舰 ...
    4 |! w/ u# \) s9 K( U+ I# D; }
    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(这方面的问题可能极大)。
    * f% S9 Y$ O6 F3 I9 m# `% R( ]" y0 f! B. S; l1 T0 e
    至于能量吸收率,单位体积下的情况如何呢?
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    奋斗
    2022-2-8 01:13
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    [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
    7 u3 y- T/ l/ ]0 s* f7 h
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 . y  h  p* `" Y; q6 h0 q
    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 ...
    3 o0 U9 U1 l9 E# Q5 a0 |1 D9 G3 q, W

    1 Q/ {/ i" v( @) K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。
    7 {) x1 G4 m; a" U. k! x" v4 C$ Y4 I: x  L4 a0 W. E$ Q
    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。
    ( h. S8 w5 X2 w6 I! J* ]; ^5 O. N- A
    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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    [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 " m( S9 n1 |1 O$ e2 N" r8 r9 S
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 / K* \. Q8 n2 X( a
    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 ...
    0 m" ]. e$ ~! N% c2 s  P* r4 Y" T* ?
    . ]* a/ J: A4 _% N/ ^# }) @) a+ n% i& _9 v
    这个设想是这样的。
    + p0 j. l) v! @/ y: m: W" g
    ! F( k$ V/ U. |0 b, 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?
      `  x5 Z; O9 K
    # \; G: W! ?7 U) U4 e& M# C2 d% S' j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。2 H& M$ _) X" ~& g( U  j0 i, w/ j0 H
    ; b- y( E1 P( {2 L+ m. T

    8 a% T7 }  k9 D1 q0 N. h0 V7 W' S
    ' J4 ~' J" E8 N$ ]
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    奋斗
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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 - y% b( I2 t; t. m! B9 z
    这个设想是这样的。
    3 U+ P# \* ~0 J$ R. D" p8 Y; ^1 G4 i- 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 ...

    . P1 O( U8 S$ R# B9 g! }! G* S; R. i7 K
    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。7 O! E4 [" N2 X5 a* @

    ( ~' i8 _5 `$ a  Y, r6 M0 q8 s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。
    ; I& |) C. G7 ^  @! _8 Q2 e: _- T/ n. R; n* V% H& L
    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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    [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 5 t8 R5 z8 r7 k% n' `
    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 ...
    7 ^, o8 Z. I- O0 R9 K5 w+ H
    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 A  X5 A- W  F
    1 p" Z! G3 h3 I( }3 t* U, ^! b! o
    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

    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
    : U$ s  M2 p2 [+ }$ o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 ...
    % u6 d( M' W0 U" `
    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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    [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 / |0 i; L% J# G  {
    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
    6 s8 @7 y; B  `7 _: |
    只是看了看应力。
    $ x+ N3 u5 t3 Y
    ; J$ x0 y" b3 z/ Q7 E上班时间不务正业么,要低调!
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    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   @% u$ F3 x# l: k4 q
    这个设想是这样的。7 c# |. L) o  Z7 x4 r
    ) x5 ^- w2 W0 z+ V. E9 p  M
    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 ...
    8 B% g) a; j* h7 M
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 4 f. O, h6 Q8 C" k+ A3 J/ k/ T4 J) F

    ( V7 J3 b8 W+ A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。。。 # Z4 D6 R( W# F4 n
    " q0 [6 v: Y0 n2 B  o7 d6 n$ A
    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。。。 / H7 g8 ^( N% g, i

    & Q* o2 N. {0 G( w/ W8 y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。。。
    " Q, x' {) w3 A* W% d; v1 F
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    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
    7 P$ g2 c% F1 M8 N( R
    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。。
    - e  k1 |6 F) n8 A8 Q. W

    5 H% J  l5 E- l% M% R' q麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性, @' [) |$ j) l, `- G
    0 Z0 j* A- k& ?+ m
    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.2 ]! K  a& |2 J6 O! g/ ~
    + k( ~7 A6 f+ {4 ]; \: q& D
    而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...5 s4 a& \" n  A  q  t

    3 W6 I5 n! y- E. C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...% @! f6 D5 h" F9 z( [& p& z
    + ^) W4 _1 l% H% o; ^4 K) l
    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。。。

    / j( F$ P5 J) F. h. v( g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.
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    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 ; R4 x6 K, C, D3 z
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    ) ^4 _: M" R) h3 U) W, N; ]( N3 m' i; u( r& k
    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 ...
    6 ?) ?9 b4 C4 B; {( t* M/ X
    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。。。
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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
    2 S' U0 P! s  p- j/ n8 p合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    6 f- l2 g" Q, _* A- q
    - B' C9 h. s7 a! J6 B( s2 }7 D因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...
    ! a- j- _8 A' S4 N- T9 I6 D
    居然讽刺俺!!!
    ; F, Z6 H- O3 t6 Z2 `6 T; k( z4 d! \0 f+ ^' B
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。$ q6 ]. u  p% l: _! |, C& e/ I
    & i4 `( J* m9 o; H* Q
    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。$ c- i2 Y1 v( u9 X% j  Z
    1 j4 `- V4 W+ L7 u1 E
    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。

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