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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
    4 小时前
  • 签到天数: 3307 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 |. D4 d( G4 p
    不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    - T# g6 X% b- H8 U) M% c
    主要是看不上。
    $ ]2 _- c* q% {% ?  X
    % S9 {  }& r. N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
    # ^! [) \: |  |$ j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。

    - y. s- R, j% ]. a
    9 ]; Y" a1 R1 n9 P2 Y5 @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.
    8 g3 O' D: u! D: O: ~& @. z' p0 Z5 M  _. X/ A3 R# o9 M
    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
  • 签到天数: 5 天

    [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
    , @8 Z7 W# \5 m& t5 u0 M8 N你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    # Y7 f/ a7 g) {8 I, b  q
    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 % e% Q% `  d. X0 Y( k
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
    ) K( Y: N8 m& e$ B- i
    不是甲板,是船体面板.% s6 C' p$ }8 N
    8 {3 _: c. _4 W
    设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.
    , `. W2 `. p6 U/ E% N4 i' K4 H& G
    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.2 n% m2 v. X' V. o( W1 Q2 l/ o
    0 }5 `6 n; Q$ U) M
    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.5 f8 j1 h, u( k! M
    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.2 I7 d( r; x) K) _9 h  @3 a) [

    - M9 P, U" d! ], g3 ?6 k2.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." p3 T  @5 w/ b! R( w% Z. O, \
    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.& ^. p' `; T8 }( Z

    ) \) ?2 d$ l" I7 o& 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
    : i, C1 U: f; o- q! b. h& p! k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 ...

    1 t- X) ^) V: I  j; r% M: E; K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
  • TA的每日心情
    擦汗
    4 小时前
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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
    + s6 b6 P# h# L9 c$ v$ B你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    $ q9 a# i5 M- q6 a! Q2 B
    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 - a; B' x( c* o* W" Q1 n' d
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    * q7 |+ A$ P3 m+ U- J, W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。 ...

    ; E8 X0 w& {3 A% ]" P+ l/ b, a4 s3 j2 i1 D6 u% G5 }( M6 q8 a
    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
  • TA的每日心情
    擦汗
    4 小时前
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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 ' y8 i: b1 P, m. O5 g
    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 ...

    8 s/ f/ T* ]! _$ Z3 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(这方面的问题可能极大)。
    1 o8 y2 I5 U3 ?, \/ R' B, K0 H; A2 r- Q2 q
    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 8 m+ F9 T- D" g3 U
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57
    6 V+ N7 i  C1 u  ~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 ...
    9 ^* a7 J( V4 f9 H" |. o: O

    ( c/ k$ [' e: {! S4 m# W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。+ U6 L% m2 m  v$ w& `
    ! V9 u9 h/ a0 r' q+ _8 \+ z
    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。) ~# g: |7 T  O) w" ]
    4 R: B3 _0 G3 ]( t
    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。
  • TA的每日心情
    擦汗
    4 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 3 y0 r! E0 W6 f$ m8 z" k9 Z) L
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
    $ G6 O5 `* w/ P7 S! o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 ...

    % J- k( |% {' w  q
    5 u& N. j( I2 t6 J8 V! R/ W0 Q% T这个设想是这样的。6 l( y+ ~0 T: e4 o5 Q

    5 B7 |1 J# u1 f3 l9 [0 x# 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? ! ]! a. u2 T- z2 g  y3 [# n
    : u7 h. _+ |1 z+ W( b
    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。
    - q4 i+ k2 ?/ E0 o4 z1 A, d; S( C  C
    7 i9 h* u+ b& P5 z- @# v. E- v
    " G/ X$ I# c" v& a4 m0 U3 L  s; c
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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 9 r( C- t- G0 I6 I1 h
    这个设想是这样的。# \( h0 o3 _8 m- {+ e- L

    & g5 S# ]$ d6 S' e5 f- 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 ...

    / t" D. {3 C% R( f4 @8 S, j, c; `4 g8 z  a! p# g- X
    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。
    - ~( ^  P5 l" Z" A7 b' @% T3 J2 Y) H" H1 }9 n; A- P" \2 F7 C
    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。0 n4 C# S( F( {7 k. @

    2 w0 V  L8 _3 Q/ H; W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。
  • TA的每日心情
    擦汗
    4 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 4 d8 @8 M1 S* }/ X( 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 ...
    9 A8 [9 ?1 B. m# `) M  T- g8 a9 K
    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。
    $ y, ~6 r' h0 O  A  r: E3 B& q  s3 s% r% B; H" }' j, H
    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 - ?9 Z+ j1 z1 s* L/ Q$ w/ I% u
    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 ...
    4 X$ h3 v; n  y3 F( N
    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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    4 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
    ! Z* y" n' O/ S9 s6 S, Q; r% `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

    , Q" S. |. F9 q8 X# q5 |只是看了看应力。
    5 q) \3 X" b( c7 L) ?0 Y+ z9 U+ {
    / s6 Y5 I+ A: ]# P; ?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 - Y4 h8 r, R, k; u
    这个设想是这样的。
    ' m6 ~0 b( {7 i+ A6 \. l1 b' ^2 H
    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 ...
      j' f/ o* @" I: C1 }6 {9 Z
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    5 W+ s8 B" h, C5 H8 X3 d  \6 b5 s. M$ `# @7 J4 e' M9 r
    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。。。
    2 D$ X) ]+ G# H+ Q$ A2 u- ?. ^  G; P  e. a0 Q. C3 d
    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。。。
    . L% i2 I0 \. Y# m' K* o1 O
    & j8 u( H% r+ u7 v3 f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。。。
    ; D+ ?( {/ c) ?5 r
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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 / i; f) P- c/ |6 r9 Z3 m1 j
    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。。
    5 A/ R4 B0 Z) M; a
    $ X( U" p. g1 Z! {2 v
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性& k: b/ [1 M( `( o: K

    # l. g* e+ C( f0 y2 O) {7 l% 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.
    ' t, g$ `' R) o( ]
    ) M9 h( d* l; U9 S3 v+ K而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...1 l: Y6 ?3 q/ ~4 `4 b3 H
    $ r1 q8 n8 l4 Z$ Q7 j
    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...
    $ K6 v1 ~2 j# M8 D6 W/ s: p4 a" O4 j! `6 p, \
    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。。。

    % g" H& P2 M# B8 O5 l% R* l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
  • 签到天数: 2397 天

    [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
    + O1 Z7 `1 O8 G/ E0 h# J麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    8 c3 ~1 c! F% Q  C! g7 Y. s2 u; O1 I8 q: O4 N; x
    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 ...

    4 D* S, ~( R; H" ]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
    擦汗
    4 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
    2 Q% N$ W  F* |1 q! [2 @$ ]合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    2 c8 N! m( v- K( P) q
    8 ^7 X; {' ~  `4 [( S6 r4 E; E# H. E因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...

    8 o* W- r- Q4 K: L+ v$ \3 R居然讽刺俺!!!7 J, }+ W" [% _! S5 R7 R8 C

    4 f7 O% |" R2 X你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。
      d, x. u- G" R# ]1 S* w4 ?1 A& a8 m5 ~( B2 l
    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。
    4 b- ^5 A7 T3 o9 f. F* v' [2 |
    " R6 H  A5 c% n' i% s- Q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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