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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
    19 小时前
  • 签到天数: 3216 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 5 n& j' T; F4 J5 c3 w' ~+ m- l& c
    不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?

    7 J# U0 x1 L+ s主要是看不上。
    # a/ H. O& ^9 z- V2 ~0 V1 ~0 s! R5 J: z" c( o% V) d0 f
    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
    , }$ s$ ~" F- J& k6 q7 [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。

    0 m7 Z$ c3 O; d9 r/ r
    ; @, O: L) K# d% I8 d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.  W4 \1 L; |  c5 Q( h( p: O1 B

    & W7 b" D5 A) }7 _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
    * ^5 `& Y7 S' b- @, k: D你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    $ }, v1 ?) }/ K/ m$ b, \' h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
    ; t5 Q/ I4 h$ q6 C: I* Y' p这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
    : @; L* ?+ k; T) \, T$ ?
    不是甲板,是船体面板.
    3 F. g  A+ z5 B; a9 h" q
    / c4 O' D+ Y, C- G( \% I, g设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.
    , O3 p# S* V8 k6 w
    ! Z3 z" H/ s. K; l- \; U0 `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.
    3 E) l# O( g; v8 q: G; ~
    : h. K. U9 Q; h- L' b/ a4 z1,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.8 p# x- j  [, h# s; {
    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.
    ; |: b& h4 [: M7 f+ |: B* P. x+ e. k3 d/ m$ Z
    2.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.
    4 j, L8 z2 y& g3 o7 v# g4 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.& H, l  \+ S8 K4 l9 _

    % f2 _- G- {) Z) r4 E* K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 # q: u0 v! X8 z& N) n* P
    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 ...
    ; L- K! ~) ?+ r% h% M3 o
    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
    19 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
    ' l% L0 |$ K. z( k你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    2 r7 R( t- R  b, P- v
    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
    , j) c3 y/ Q& s; C* v# ?3 H
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    5 d6 r1 x0 J* `6 Z% a: P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。 ...
    2 I2 p& ^7 o2 p0 K) J  ^+ X2 b$ I
    5 v0 D" J; ]2 S# R
    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
    19 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
    " x- p$ b3 M6 |1 N: o% e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 ...
    ( v! @* h: T: T# ]! w
    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)。: M9 v, ]4 |  ]  Y6 R4 N- Z2 I

    2 d9 l4 G2 }# Q8 Y, l8 p至于能量吸收率,单位体积下的情况如何呢?
  • TA的每日心情
    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
    ! F' W) o3 N: ?. m1 i9 O2 [7 y
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 $ i$ t3 I# \1 c  R* o
    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 x3 X: f* o! E, D. Z  e& q0 n7 m
    # Q! C# }, d$ g  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。) Z4 v$ W  m, B; T; V- |$ u

    ' w3 q4 U3 E, C. A8 z9 v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。
    ' @) |" ?  N+ i
    , s; a/ R0 R, M! P. \( \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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    擦汗
    19 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 M" U5 r/ `0 B
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 ) [, u6 g, G/ r/ \
    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 ...
    ; m% t1 z* m  r) N/ |$ B3 t

    % P+ C/ c% |) k% c$ P这个设想是这样的。) a) Y, y5 g+ a

    2 u( U, O; F( `* S7 E* |5 c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?
    9 f% ~! O$ A" T) m7 E  W' ]: q9 [: U* z; c& Q4 U* ~1 `) ?! S: J2 t7 H
    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。) v, O4 l9 t; b, I5 a
    . w: g, L- P* `/ N% Z

    ( ?9 F7 {; n, B+ e# t# p5 m
    0 `2 t! ^; H0 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 ' a- [* J# M9 A
    这个设想是这样的。
    ; F6 Y8 [# o: n2 g6 `
    0 Q; h+ A& Q+ a& M" u1 ^! U$ 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 ...
    : h0 V, @8 M' h% b  G6 M
    5 ^8 B/ b* g" }0 d1 M5 f
    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。% d# ?8 D) Z, |$ F, m2 `

    ; f: N9 \) H$ B1 K8 b$ i# ~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。
    1 X7 j- L3 l4 ^& {% a' G, G( w& m" ?" p
    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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    擦汗
    19 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
    * p6 L& t6 c/ w5 V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 ...
    : K2 A5 R8 l6 Z* d% V5 i  N
    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 h# Z( Q, U3 N3 q
    " B8 x4 E0 w9 {& R; C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。
  • TA的每日心情
    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 $ |  K. X% S% O" [' n% ?
    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 ...

    # p  a# B, T# D; f' |9 pSolidwork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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    擦汗
    19 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 # A) w* [' V5 ^  S2 h
    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

    5 E9 `- c, |$ w$ e, B只是看了看应力。
    * o( f/ R4 [+ L; w2 h' B7 j9 T) R) O$ f: X# [% ^
    上班时间不务正业么,要低调!
  • TA的每日心情
    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 6 c& D2 X* {! A
    这个设想是这样的。3 n* ?! `  h- ^8 i
    1 L* m. p7 }. Y5 Y7 x- H' 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 ...
    # |* A' X/ k. i& ], h: ~0 `- s  V
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    , g/ ]0 m) M1 X, W9 x$ U5 B- f3 I( ~" b1 w
    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 N2 Q: ~( W. M( |- Z% C
    & d5 \+ r+ V7 S
    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。。。
    # c  O5 v( L7 q- T9 [- f0 ~. j" J8 y$ _* t1 @
    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。。。
    ! `  m- M: J0 [% v+ W! Z2 p0 }# M
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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
    # ?1 `( Y7 Z1 S+ I; g
    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。。

    ! L/ g; H3 d& h3 n* c7 `4 o( c# R+ s' i0 q4 j6 I& i* t& t& a
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性) D9 u+ K. l" n1 E# d
    9 D/ v# L( n+ H% r' t
    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.
    5 _: i0 V$ s* ]5 [' A
    7 t6 D: b' Z. p2 N6 Z+ L; b而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation.... e& y8 f. k1 n  [: b2 M/ t9 d
    8 r* U6 w' _' u; x
    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...
    ' @! w' d9 u+ D1 i4 a) u1 M$ k1 a2 N7 l, K- M3 T% N; D9 S
    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。。。

    5 N  Y' h/ K& r, Y9 z) }" r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 7 _' [4 N2 T# _9 O
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    ( p$ J& S9 E( Y' L" K+ U% T1 A3 i/ h
    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 J( @' F: {* Q0 u
    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
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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 3 A* n. Z! {& Q6 u3 e
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    7 O; r8 [/ ^% c! @& h/ j  D. b$ E5 R' t, m; C$ q$ J$ i0 Z% {4 V
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...

    + n" A' x+ p1 E" X& I. [5 M居然讽刺俺!!!% }- U' |3 A2 ]. ?. t4 N

    9 w& R6 ^6 A0 {8 d4 z0 ]1 ]; s你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。
    ! H9 @0 }( o2 h" t5 G% T* l, x) z) _8 ]6 |
    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。
    " f7 o6 U- C7 y
    * y# S! U( r% Z" x3 _0 z& M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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