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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
    2025-10-20 01:43
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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 . K2 B0 |9 o$ i6 U
    不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    6 {1 {, z; b9 r% k/ {" P
    主要是看不上。
    % b# a( f0 G4 x  c  X
    5 b5 }: v# @2 a  d5 z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 ( |3 I6 v! P5 l0 V3 g
    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。

    9 \% w  t' _% i" |- D3 _+ L6 H* Q9 ^5 y
    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.' H5 f( Y" l/ y/ I

    + N0 {/ t0 a# S9 U: f5 N0 v: W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 , d9 V, S0 K, q1 G  V' x
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    ( U: |7 W- f+ Q( O5 M- g' Q! M% k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 % D8 h3 Z+ R" T+ z
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
    % Z0 V9 {2 l0 s' ^4 k) Y* Z' s5 t
    不是甲板,是船体面板.! m3 C: o! B3 L8 {& |; X

      ]* p0 q- F! j, Q设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.4 h' b$ P( t. [6 I" h9 K) g
    # j$ H' _+ B8 |) N
    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.! Z7 o+ W# j, l( |9 `+ J
    7 h) U6 n" R! ^8 D
    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.
    - i) s9 E* @, ]/ ]' Z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.
    & j& G8 t" M, R: k' ~2 I- A
    ( Z3 J. L  T# ~- b2.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.
    % G% m/ X% X9 x7 t( E  \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.
    ) y9 O" U+ L" p5 M. Y8 |( ~, l2 l9 N- Z! `
    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
    ; m& O( f3 Z- j* B4 L' q) N2 J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 ...

    : }! X% a; e/ `# w3 c9 W2 n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
    2025-10-20 01:43
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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 F3 e2 `5 M: ~. p7 y% I你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    4 K. l' Z( {' n( m+ x" A; m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
    1 |6 T- \6 q6 O% T8 S! m4 a2 x2 ^- i; \
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
      S  _. h% t' 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。 ...

    ) [. ?* o. Q, }  _
    7 W, l# l( _, k( |+ 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
    , F; [/ X: {5 a+ g. X! J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 ...

    % q" N! V2 z7 c& r6 i0 Q. k& s, 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)。
    ( h4 _8 }" C& V: N  l
    ! m/ f' F* q2 V7 i" R0 T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 * q5 f& Z+ n, F1 l6 o: F2 n
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 6 _0 P! F- C$ s6 g
    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 ...

    0 J3 j& {' m4 _  W
    ' W# B9 m6 q$ d7 h5 B; v/ B; v- c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。
    . K8 o% K, B7 \* Q& `7 G. e  R5 Y2 E# b# K  R
    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。
    7 b3 [/ g$ B. H2 b3 B/ P! i' q% d; K( H  N. ?6 H
    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
    2025-10-20 01:43
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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
    1 ^- T+ A& U" g
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
    # M+ y, G) o) s. k! {6 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 ...
    8 O) |! I1 a$ G* e; z

    ) c5 U4 [4 [- v这个设想是这样的。7 u7 h* ]1 t* K9 R/ N* e
    * q, E; s+ ]* p, d) U- x
    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?
    / E5 e/ p" p" k, ]  P
    4 @  Z, ~* P# J- q; Z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 W( q9 W' P5 P* H# C' L/ [+ L- V! }6 z/ W; C. {2 e6 O
    $ M/ K; Q9 S) K' p9 N

    & i5 ^! L0 I% N- w) g; C4 O, f: q% M  [% s
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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
    ! n5 |! Y6 y- @$ {8 W这个设想是这样的。
    " N6 B$ Y4 u' i8 l: [# W9 g8 V( ^' }7 E, L' j3 I! u
    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 ...
    ) w" A1 A) a9 A0 W" s3 @% X

    1 n/ w6 S# l" Z+ i/ u! k" b: 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。! \0 q) k# J! u. J

      ~3 N7 G  h5 o" w3 j6 E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& u7 D" b6 u5 f0 g: m

    9 ]0 f  P5 r; n4 V: B2 F8 p1 P- C9 a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
    2025-10-20 01:43
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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 - d8 N, o& G( G- o$ ]# s4 o4 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 ...
    / P1 H1 d3 U9 z, J/ W" i' j
    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。
    . {( W& H5 |$ w8 @+ m  T* \) l5 `+ E; U9 c& u# q
    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
    : e8 k$ _8 s2 k7 C( U; ?5 `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 ...
    : R2 V# m2 t2 D$ @4 p: P: {
    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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    擦汗
    2025-10-20 01:43
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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
    * ~4 c3 A& k0 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
    2 m2 L3 S9 T0 ~
    只是看了看应力。7 d, Y; ^, f& [8 E! n! Q
    - A/ W" R/ k. o4 Z1 w
    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 3 a6 P& R' Z/ E5 {( D6 x
    这个设想是这样的。$ C1 ^5 |: H* T3 \# w
    $ }* h! j0 J/ {1 J
    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 ...

    3 y: l( G% U8 B1 M7 Q& F1 j合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 & x! _3 n9 \+ i" D  [* ^
    . A  s5 o+ A' M3 I
    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。。。
    0 \# a4 J7 E! Q& s" S8 \* h  m9 `* O
    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。。。
    / p, u1 j! Z8 y5 V9 |
    3 \, Y, [! k. r% ~8 A. p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。。。
    # [2 w2 A0 s/ @$ I, n
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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 2 W" F/ e' ~, c7 N
    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。。
    # p+ B; w/ z6 S& k

    : w! v. W2 a0 ^- N麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    , J: l( `) Z: f7 E+ `# c" D* W
    $ l6 C% ~6 p3 _  g7 H$ `轻质设计+结构件塑性失稳+流固耦合基本就解决了90%以上的问题.6 x8 P& T) `, k% h- [
    " G' e# E7 ~% D! c4 V, j6 G- u$ e
    而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...& R; t1 R' K/ r

    $ u( E) Y8 J+ A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...
    ' W8 W, U9 ^; T! c1 N; d! }+ G
    , g: [, ]# _; A7 p7 [. c5 b" t, K
    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。。。

    - }- R9 a2 \2 O$ Z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 % m+ g* E3 D- B( l
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    6 w: ]& k5 m- F2 F" x% i$ R8 E! e$ x( h; H( a! K" 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 ...
    . C1 Y9 V( d  _$ s$ L; T  `3 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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    擦汗
    2025-10-20 01:43
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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
    ( O$ ^1 Z" _( [) U" S合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 / t1 i2 w9 n# D& h8 e6 H
    ' B0 u' G" k. i7 K6 x
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...

    5 J# Z* s! e8 V# V! S" j% `  K居然讽刺俺!!!
    2 R0 k$ q. i" y, a( h3 K) Q6 B
    % e6 N+ \) |$ m你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。
    % l* z: B, k; |8 L0 b' P4 A4 P# j2 e9 w' ~6 D# J' G, ^! f7 S: Q, 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。7 Y3 [3 F$ ]' u6 m. k4 h0 A
    2 ^7 @4 T. ?5 N( r/ ^, K
    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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