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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
    2025-5-22 23:34
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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
    5 T1 z7 y7 Z& |" W3 Q/ p+ \不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?

    & n6 z2 d7 E. L. I. Z) }( S主要是看不上。
    , j+ r1 z4 @- z$ K4 F! x  n( h4 v6 m9 i& y& B& r8 C3 [
    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 # [* s6 q5 i0 }0 Q. R  Y
    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。

    + }2 I# S# G% a$ R
    % T. Q% T" r" P7 x2 U; M1 e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.
    : j/ o7 T9 \% E# Q- j% _- @7 i3 b5 i' Y6 P( V! i2 w+ f6 G+ g5 \( ?
    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 8 ^$ P, ~, s  v: X
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    " ?% V; G* ?1 v5 n- G
    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
    ! u* q8 u8 e- e7 f# G4 o这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~

    3 T$ b4 x' |) K# s# D/ C  z不是甲板,是船体面板.0 Z: Q; L6 D5 U& w
    * m/ D" @; |# V7 C/ n
    设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.  B: P4 c9 [1 v1 k  D) H
    6 ]5 P: |& y$ n( V1 H1 U4 x
    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.+ w* }# U9 ]5 R8 e( Y: I
    0 w9 B, Y  y& C" H& I
    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.
      p8 J' D  }8 {. @3 e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.
    - C0 p$ e. z2 a* ^# k5 z
    % L$ o7 {6 ~' P. D) F" r6 w2.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.! D$ k0 o9 o- s% e3 g) ]; {
    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.
    * s1 a2 i- m, W, j! g
    ; H& ]7 U! }/ F6 x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
    6 Q2 `1 I0 |; x4 T2 \: D# h- m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 ...
    $ ?8 f' ?8 w( c1 [
    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
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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
    1 m, d# I* s% t( U你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    9 v9 _1 g) ?& u4 h9 J5 P" U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 2 y+ h4 S. M5 a; b; H% A
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    3 p3 z5 g/ o+ v/ l0 P* Z9 C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。 ...

    ' Y0 p4 n! [# x: u* o- h: [9 q$ Q/ r& q* U% i
    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
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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 2 f7 K: S+ x9 ]6 M9 ^( B
    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 ...
    " x2 g9 E1 O5 A$ {
    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 R: r; J/ S1 ^- C' A8 i/ W( ]# A  c, V5 F( p
    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
    ! V& ]# t) r7 [2 E) M/ i- I8 P
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 8 ]* _$ y2 t/ }4 j( d
    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 ...
    / X, j/ i7 u3 s$ J6 K
    3 g) J& x3 j; j  }5 K( A
    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。
    7 f9 ?1 g, L* z% W  L
    , f8 j! C9 g2 |; O1 `4 E; J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。1 A! y) r2 D) ~1 l, p

    ( a) @4 G9 p7 k- f, m8 W1 h/ ~# Z3 c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
    2025-5-22 23:34
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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 0 V: C8 Y# B  b& m+ d1 L
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 # U- i( K) E0 B4 u" Y  N" q2 V) @( N
    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 ...

    . C9 I* }: [  t4 ]& X% ?; I) H4 J8 L+ o! s
    这个设想是这样的。
    5 q/ J2 b, k% Y' m) O* [) G5 @) O& t( S3 E8 C( D6 D
    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? - L5 Z$ o/ l( x* C( b
    3 y- s4 U& K5 u% y- j7 i) t
    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 h/ L  f5 R1 F1 V9 F7 y5 [% W5 ?- A- Z  E$ D0 |6 r
    0 P4 r# j) Y2 y
    9 F$ B! H7 K2 e8 S& L
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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 + W- E6 S+ z% ]1 e
    这个设想是这样的。
    9 U8 }. c" _8 j6 u5 m4 w3 l2 g: h1 v0 p, ^( 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 ...

    : [. ^# c5 w! J) B
    4 j5 H; x: L7 L' }4 G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。
    ' a( ~  J$ W9 y/ K3 T* h: X$ K! r4 h2 \* R1 P; i4 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。: a) W: n: F7 ~: k
    3 @) R! S0 S9 t8 d% }! G
    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   x  N! H( _6 s) h2 z
    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 ...
    ( }" J2 o" j' {+ w$ G* Q  X2 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。
    5 G# g: [; I) Q* D1 s9 t! C1 d* F
    ! ^5 B) }; B' H7 A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
    ! s! P" g  N: ~8 R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 ...
      j+ U# q' D% `% Q" c) L+ ]: u( O1 C+ q
    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
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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
    ( \# `  ^$ ~% y. xSolidwork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
    , T: q8 ~( j$ X2 [! l
    只是看了看应力。3 {" ]+ F6 ]- _. }: l* [
    7 `% S2 ^9 w) g4 _9 Q/ t
    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
    - I2 a' f6 l" N( z3 q这个设想是这样的。
    - n& W/ Y' R( }4 V" k" L4 M: Y  u5 K; s
    2 l# i8 \: y) v& N; w8 d" n2 I2 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 ...
    0 W4 h5 a6 a0 _: q. y8 _
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 0 j4 x  Z* h/ g" D

    ( F8 t$ K) E; w5 W2 V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。。。 & l3 z' C5 Q0 z- H; w2 s; X0 Y

    ! Q5 r. z. j3 U" K- C: L7 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。。。
    7 l4 B7 w7 |9 t) Y
    + w; R' B6 v6 ?$ B. K) T5 `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 [. G0 g% o( O' v  Z) h/ i
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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
    0 y( P6 W! F9 A3 u; S! w% 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。。

    . @  [7 N# p  x- F
    " z: I& A5 P6 }8 Y6 t4 A0 X麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性/ S- t  \+ f& I

    1 Q8 a8 i2 F3 c% L* S$ q# n7 d0 I! _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.  Y. r) ^7 z8 l+ L. V
    . L5 i3 {( s% U: t8 ?7 o5 `9 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...
    * q( R5 ]& E* I. y+ R& ^& i/ Q+ B) f
    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...
    1 I& a/ \- ~$ @. W- L4 o
    * P0 [/ k$ q4 G* _  H; 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。。。

    - P+ Y- A6 g* Q. 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.
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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
    4 M! T) {7 r' o) N1 ]( u麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    / c9 j' l  `7 n2 `' [# g. M) u
    ! J. X! C+ y' 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 ...

    2 f# n( [5 Y% X2 n6 k1 q. c5 ]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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    2025-5-22 23:34
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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
    8 f7 A& K8 i/ O" i0 P9 x# ?, l7 {合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    ! \9 L  l7 P7 m5 x9 r
    . v- _. G8 p! x- Z! f" Y  ]% s8 b' ~因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...

    6 H4 K' h# i+ B* s) f! a& ~- x  R居然讽刺俺!!!
    : n, l9 K$ u+ H) M# g* r2 k8 K. {( x3 X4 |0 P( j- }
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。
    6 a5 Y! v% |2 v9 W) V& \% q3 q- N% w2 `9 Z# V
    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。# m( N# `* M" D! W, x5 C8 o7 X
    : q9 D; w3 Z. r) u8 v1 I
    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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