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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
    20 分钟前
  • 签到天数: 3306 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
    9 g+ V/ m) m) ~不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?

    + D  R' T8 m6 c0 U主要是看不上。6 R7 F. h0 f5 [( h

    6 f6 e2 f; h9 \7 F; m; A3 p8 I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
    & W9 c* O# ?1 \( k' A# k( o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。
    1 k  S7 t) C1 `. X8 S- p3 V
    ' ]- g6 J1 }, P3 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.
    0 O5 f: E3 j- s
    : c! T% B# }7 i% V: E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
    / P) b( z1 p, g你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    + V( a9 ?# r& k/ Q
    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
    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
    , b! V/ x/ K0 y这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
    6 T2 H1 [2 R4 Z* v3 I
    不是甲板,是船体面板.
    4 j- |' ~) a$ c, N# z
    ! \9 \& C" m' \- b* M! p# v设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.
    4 c' d8 h# b; ?* f; ~4 H3 X7 L" `* |, T
    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 Y. Z0 B4 R! W; \2 j/ I7 e/ }/ ?6 s6 C; C! j0 G) y7 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.3 C8 E8 P: N& Q$ L
    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.
    8 U1 B4 b% M6 k9 `
    8 p! ^3 {- }5 ?3 ?! w# i6 h4 A2.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.* h, v; o1 U( ?
    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.4 L! g4 A  a" y% \0 |( C
    3 b5 g/ l) P7 t! V
    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
    - S$ I, Z  s2 y6 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 ...

    : a: F& w  ?5 P3 f- f/ `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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    擦汗
    20 分钟前
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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 6 f) D8 G4 g6 N' g! k0 Q
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    2 E" N; h( h: O2 `* v. V3 T6 q
    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 / X  z8 n/ h; o, R5 I1 }" a! F
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    / ]% A" U" F) b; D+ T7 g$ f- M& X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。 ...
      V) R( n6 j& x  k8 }

    ) b! j  v7 u) K, J  L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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    擦汗
    20 分钟前
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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
    " f- h* M9 o8 d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 ...
    , o/ s, r/ j+ ?3 F
    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)。
    8 F& @! y% W1 d6 _. |: U4 P# W( ]" ?! z: o& @8 v
    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 ' X5 d# V! P: s& L
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 6 S3 i% P9 d+ M* i
    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 ...

      Q, A7 I  J& \# G4 p. p( k: q* l9 o! k! q$ W; s7 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。
    2 u0 ^8 c8 n5 c1 j9 D# {8 p  f! O; A9 |3 B  L1 V/ e
    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。
    $ C/ _8 F( B$ B2 q6 V9 z+ X3 h1 k' n7 c& t( D
    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
    20 分钟前
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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
    8 T' S! ~% F: x' A
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 1 D; c% o. P$ Q9 f* J
    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 ...
    + w7 a, C; m, J$ L. |

    & N( v9 b: O8 \$ T这个设想是这样的。
    2 o* n+ [" \3 f$ q6 ~: P; l/ N/ f, g. C/ h  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?
    ; Y. h$ M9 F5 S5 p5 f8 L7 U! ?0 \" U  p. S/ X  X( w$ U$ A7 g
    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。
    % p4 h+ o: X5 L1 A# e& H) b  D" q% E+ S- J
    2 {& L# e; |4 [! h
    . k2 Y, k4 I! H, z5 F1 T) x
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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 a6 m1 k6 N$ v
    这个设想是这样的。9 o, @4 k% F% f
    3 ?. U% M& l# Q8 ~% d: 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 ...
    " u2 w) o; N2 A2 `; S- N2 s
    & s3 w* q# P" M# a+ p2 a
    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。1 }$ R+ J# `! u& a6 G
    9 B7 T5 x6 R- K8 X& T5 ]* M
    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。! |5 Z' d- R9 Z! Q: c
    5 H9 `# j; @$ Q
    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
    0 w+ B+ R% H0 Q0 @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 j9 ~% T: 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  N1 z4 j7 ?! P

    . `/ e: \+ Y% w4 ]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 & x" j% F8 M" H' h; 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 ...

    3 I! W' [! k3 m% j! Z5 USolidwork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
    % u- i) g' v! ]4 k5 t& W. }' A( i- bSolidwork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
    2 `7 c& w7 F, U7 V2 @7 w
    只是看了看应力。( z5 D0 M" j0 Z+ Y) |6 X

    ! W1 f4 U: t5 e. D* ?$ |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
    . g8 y' r9 U  Z: ?4 g+ p4 b这个设想是这样的。
    ) z+ G3 D. a# Z7 a$ F2 s* j* A5 u4 @" s
    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 ...
    / p+ ^0 ?1 E- ]$ j+ f
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    6 A" L5 m! z0 R
    % i6 d- }! r4 [! _- k/ f! ?' J7 \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 ~& {# r+ ~) I; A" b  i1 R
    7 S' f  m2 C2 |2 \2 g3 g0 |3 a5 v
    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。。。 5 V8 @: A- M" c

    # |  K3 ^+ c; \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。。。 , N3 Z9 x& j& e1 I$ q5 T3 }% a
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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 & d- A# ^& @3 l0 L6 m1 |, ^  T; Y& a
    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。。
    ( Z: @# L, S6 \6 T

    : }9 n: |, L' E. H( `+ P4 P麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    / V- `9 V9 b/ u2 H/ i
    - w4 Y! W8 o! @; x( ]轻质设计+结构件塑性失稳+流固耦合基本就解决了90%以上的问题.
    / g" }: N$ b- R) }& c0 }. b3 N# |( z
    而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...
    : l6 ^! a" e; {+ _
    : }5 \3 O, o* l! ]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...0 I7 R% e; q" p4 b1 D( }' `1 w

    , g7 c2 q3 J( A6 `0 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。。。

    7 Z2 o6 I1 {2 |  c3 b5 v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
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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
    % E# O9 e, O3 y3 `6 D7 i4 J4 z& _麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    8 [% j& j% q7 j9 P- v
    ( ~) R$ g% |) J) _; j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 ...
    ( {, M' I% M2 `% B; o1 N# b
    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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    擦汗
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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 5 S. R$ P/ [" R, u
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 + F+ F4 x; z' x" |4 q
    9 k3 _1 ?7 h* }% a/ O
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...
    5 ~# }" l! u* B- x
    居然讽刺俺!!!
    ( f2 L$ E" Q' L& t. U( `* ?. S) C' s1 {7 e( p% @/ j9 L
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。( ]2 b( L' q: E( O; [3 G" c
    . _' p% X# \- B' \: t' d- b
    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。
    ) N- Y, U' G' J+ `8 C1 ^+ B) Y8 {' t9 t5 C1 Y6 r
    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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