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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
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    [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 8 `' F$ `0 t; Z! P$ p# [
    不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    - K' l' w% p0 Y5 E
    主要是看不上。2 M  H" ?( W0 D3 g& r3 T, b9 M

    4 Z8 ?4 G; [- ]: m: I8 Q1 v不爱搞的比枪厉害太多了。
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    奋斗
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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 # p' A2 H; e- Y5 A2 C0 n: M
    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+ x9 N, P( F. i" q# L1 J# r- n9 m  m
    7 P7 j& U3 V, I* z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.
    5 ~7 _0 Q1 J- Q
    - i5 Z! _* V2 r, O1 Z# j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
    ! c% e, {3 l; Z; u% Z你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    3 b) J" y5 ~; q  |8 H( t这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
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    奋斗
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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 1 S9 l! L2 e# R3 c$ }( e6 b
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~

    ( c6 |0 H( e$ q, Y1 G- ]1 b不是甲板,是船体面板.
    ( O' B# X" \1 h1 F- j  z
    ( g6 j$ u' h4 U- t设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.% ]7 g) x0 r$ Q5 q& o

    ( G% d8 M/ u; {& s& `3 D9 @/ s& ]* E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.+ v* P, o/ Z5 c/ t- r% [
    $ r! a* Y$ W8 t+ H: e
    1,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.
      L& G3 B/ h2 E7 Z4 p, A# p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.
    # W* x# h9 J( T1 q
    $ p5 ]# n" G4 |( I2.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.
    ! n: d6 r) g3 s# Z8 L' `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.
    2 e6 }3 a- b3 h2 L9 g, D2 [" R, J3 P, S
    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
    0 W9 K) P. G$ `1 ]& ^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 ...
    ; A# R% n; q$ i) R. d' \! @; {  `
    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
    9 c) K1 F( u* Z* K  `你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    8 k1 |. h1 [, G- c: E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
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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
    + }# b6 r. t- d& A
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    ( Q. T5 S, V5 r# ?( b! M* 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。 ...
    " g& P9 K+ F: K: @2 e

    " B0 s" S7 w4 w; T; r4 X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 ; \. r8 y& M! ?0 h
    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 ...
    9 y: s& g7 Q, d8 V
    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)。
    / z  z" m* q, _2 E0 E* w: b( _: @  O' t5 r, [- x' p* F' a3 }9 f
    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
    ( O( Z, d) {5 I5 m
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 . v% X# C+ o% n# x& W' e
    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 ...

    . Z) T' i: a6 s! c
    ' v" o8 ^& g" J  P9 u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。  L- e5 c# N0 @" g: {% `8 d
    6 `$ q/ Q& d4 M( i& `
    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。6 V% D& c7 ~4 y' U! N
    $ V8 b% S8 E) I% t$ y! J/ _
    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
    ' q5 ~- M9 l, l  |2 Z0 @9 s
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 7 ^7 [1 P( S: H
    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 ...

    ) d( X! H; c" N$ ?# g2 u' P/ S
    . D6 Q( _) o2 q这个设想是这样的。  M5 P6 M2 a- T0 [) E$ D

    5 t, L+ {1 c7 x; Z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?
    + \. ^) B- `4 t- E* m! k! G! [2 i" q. G6 b& p
    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。
    7 l0 P0 L6 p' `% A# x- j. X9 M0 ^1 V# y3 X) w! H2 h/ |

    : L3 a; o2 [8 @8 Q% K" |" J9 t* i% k, T7 U1 D+ V
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    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
    ! U) Y$ m: }+ g- z这个设想是这样的。
    & M  w9 w) W6 {/ {
    , h- s5 |; A# C, F2 p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 ...
    ' Q- K6 o& g; s% J! \

    " ^( I, P. q+ [/ }, u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。
    $ }- h# I, [* _! f5 w- e1 q0 U0 T
    9 Z, L* `  q4 u1 p+ L- o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。3 }+ M* e  p9 M- p( u$ ?

    - v) A3 R# z# {7 l; {- D+ V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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    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
    : w) h" l5 A( E! k8 y  O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 ...

    : P0 W) s5 b6 Q! w, s3 `  t: P6 f3 V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。
    1 e( ~" n+ x' f/ l! W
    9 V& e$ p+ o* _. Z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   }/ W5 v3 I! m  F2 [+ b
    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 ...

    7 k2 [7 N& e' Z, @0 z; u2 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
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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 : E1 p# Q& Z  n6 v( G' E$ O
    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
    + G: K7 [  Z! ?% |5 D" k* y7 \- ~9 r( S
    只是看了看应力。6 B' E6 ^  W' n
    1 L3 J+ Q" R. ^# F2 _3 n
    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
    0 L$ R* Q" r! ]9 O1 n这个设想是这样的。+ u5 C+ J7 \4 g
    , u5 M1 i+ s0 I
    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 ...
    , X4 Z. }& u; w% [& I; _# _$ i
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    6 j' D: i; q) G9 a% i
    ; f8 z  M* n% U8 u5 E- h; O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。。。
    : Y" N' k5 `& {( B1 `- `5 k1 }3 @$ p
    5 h$ Z4 l! V/ J9 m& J" x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。。。 , d' r# v  c( ^5 ^8 w

    $ P4 p% A& @2 H5 ]( B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。。。
    " h9 \+ N) W7 E6 Q6 [' z
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    奋斗
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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 % a/ K8 J* Q* j4 T( y* v& n: O  y. M+ T4 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。。

    ; V# ~) @' O4 ]4 {) B- i' b
    0 Y3 r. P' E, h" Q7 ?麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    : E* r& [9 g1 ~7 o" c3 r
    . x! X6 C4 Z: e% ~6 e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.# w+ _) j5 b* T' U0 ^, N
    0 |1 y0 N( m; J& P+ a
    而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...
    8 m/ A/ I* m2 B1 R* _( J6 O  F6 E8 v" f' B9 l6 x7 M+ a2 I' j" W
    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...% B& ?. o8 d0 z' v* \+ H
    ; ?- L7 A, {9 j# T# f( v- [- z/ Z
    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。。。
    - h* Q# J+ L& w! W) N0 ?( ^
    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
    , p0 g1 P1 c; l1 W' o+ D, m麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性0 Y. M" g. W1 j( E
    8 s7 t0 Q9 ~( P+ B6 |- v5 v
    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 ...
    7 R* Q' c. {3 g7 Z. x9 [/ G
    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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    40#
    发表于 2012-3-2 13:22:12 | 只看该作者
    MacArthur 发表于 2012-3-1 23:51 & }' C8 A( w  r2 A7 z
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 0 ?1 k7 u) z1 S

    " L8 `$ R. o. q  i' F因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...
    7 G  j0 s' E" [+ q) h& h/ T
    居然讽刺俺!!!' {# Z+ f* M6 l! V

    $ T0 d" N  C" x) }5 l  @! S你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。3 b, N# e6 [: h

    1 G2 j( c: C. r3 {5 N9 J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。* y0 w" @( X, ]" d" \

    2 h) A% ~9 g+ s' x1 o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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