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标题: 从爆炸力学讲起 [打印本页]
作者: 不爱吱声    时间: 2012-2-29 12:24
标题: 从爆炸力学讲起
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-11-1 17:48 编辑 3 A& e1 i4 I/ I( M/ P3 v" H: D
5 r, B& L7 F, T3 O1 ]3 A
    自己搞了十五年的力学研究,研究过各种尺度下很多有趣的问题.从小尺度下的金属塑性变形行为,生物细胞的力学行为,金属的断裂,子弹穿透,到大尺度下的抗冲击的复合材料设计,甚至岩石开裂,统统有过涉猎.( r4 m9 R. A5 g0 C1 U' ?6 y& R1 @

" j/ \  Q+ A$ F4 {9 E0 C  F    自己很早就动过念头,想把这些年来所积累的那些有趣的力学知识写下来,与更多的人分享那种揭示了自然规律的乐趣.
$ S, Q) s( {- l3 g* d: L- O* K3 p0 R. w* x  f% G  r5 M. D9 S  v( d; W
    光说不练假把式,从现在开始,想到哪儿就写到哪,想到什么问题就写什么问题,因此不一定前后连贯.希望最后形成<趣味力学>系列文章,以后不定期更新.如果大家正好有什么自己特别感兴趣的力学问题,可以提出来,如果正好也是我比较了解,可以先写.) j1 Y) X% i% O: |

" E" \" q  {& X- d* L9 A3 M: ]   另外,早期写过两篇文章,放在群组中,大家有兴趣可以看看.
+ R7 i! d, ~$ P3 g2 |3 O! Y
2 D* v% t' i+ s# W. }2 G   1.趣味力学之起皱现象
' `2 R5 M" T% K4 X, ?" g5 _   http://www.aswetalk.org/bbs/foru ... id=31&fromuid=4: W- ?+ o! L1 E/ W# l. X7 Y

2 Y3 y9 p' Z' F' ?   2.趣味力学之皮肤上的皱纹7 |# O, [3 ^' m/ V" T: R; M
   http://www.aswetalk.org/bbs/foru ... id=32&fromuid=4% H7 U2 r5 n+ M) U, X8 |# q

2 L8 h! b# c" k& w+ M) }7 T   
  Y$ u( Y$ P) R+ i( M# W6 J    最近几年则由于工作的关系,把更多的精力放在了爆炸力学方向.再加上朋友中貌似对这方面感兴趣的比较多,因此,现在,我们就从爆炸力学讲起., G- T- i% s; L7 r/ |! B
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* B: X# H" B9 i( |/ D
' |) p, s3 \2 X6 N, U    爆炸力学是干什么的呢？不妨让我们先来看几张图。; n0 c2 n: Q! U3 f# P5 m& s
    ' ]; Q4 g' w  k4 B9 d' ~
    ) _. Z: N* [% @
    图一：500吨高能炸药爆炸后形成的云状爆炸波。5 Y5 K+ S! K! b1 ^
) u, K# s7 Z  a8 q: U& w
    8 ~3 o$ A# |) ^! t2 ^0 M9 A
    图二：原子弹爆炸后形成的蘑菇云--最恐怖的美丽。& H% P: I: d& Q6 c
3 F# j  a/ D3 ]( C( s# ]6 W9 W
    上面两张图中，不管是高能炸药也好，还是原子弹也好，他们共同的特点就是：爆炸物被点燃后，储存在爆炸物的某些能量被以迅雷不及掩耳盗铃之势迅速释放出来，进而在其局部空气中形成强大的冲击波（压力波），有的时候还伴随着诸如高温啊，高速弹体碎片甚至辐射等附加效应，这使得这些爆炸物当然不让地成为杀人越货的首选工具。. Y# _% W. W3 [# x2 [$ v6 A2 K

+ U, O; Z0 j1 e    说到这里，我们可以告诉大家，爆炸力学的研究方向之一就是：从力学的角度研究爆炸的发生和发展规律。不管是化学爆炸，核爆炸，电爆炸，还是其他什么炸,力学家们总是尽可能找到方法，研究各种爆炸物他们的产生冲击波的机制，而更多的是研究冲击波是如何传播，发展，而建立比较有效的数学模型用以描述这些高速冲击波所携带的能量，动量转换过程当然是此类力学研究的努力方向。
' \, f  u  \; f% P; @9 l/ U% {: u0 \1 b3 k5 r& Z/ m
   此外，爆炸力学还研究什么呢？继续看图。
' x. U. ~& V/ z5 |3 ^    ) l. U/ `* {. z& g
   
; t7 I) ]* @9 u* c# D% A7 v   图三：美国的Cole号驱逐舰在也门遭到自杀式炸弹攻击后的悲惨景象。/ \: A  ~8 ?! e- T4 ~* v
1 d5 W/ `- Y  E- u$ k' [$ T
   
3 _. j' Z) ~/ L. X   图四：上图军舰破坏部分的近景图。船体一部分金属挡板已经被炸开，导致海水灌入船体内。0 {- p' L5 b; N8 n9 d
( V  {8 A# o0 g& `! s
   上面两张图实际上说得是同一件事儿：军舰在受到自杀式炸弹近距离攻击后，舰体钢板撕裂，形成大面积破坏，甚至导致17名士兵死亡。我们知道，一艘军舰外壳是很厚很厚的钢板（可达到二厘米厚），但显然这么厚的钢板也是抵挡不住普通的炸弹的攻击的。那么我们马上就可以问一个问题：我们能设计更好的船身结构去抵挡爆炸波的攻击么？而寻找这个问题的答案就是爆炸力学的另一个研究方向：研究爆炸效应在结构设计中的应用及如何对其进行更好地防护。这个研究方向主要集中在对“盾”的设计上。( l8 @9 S) G' Q5 X, B% q- J- P
! q6 V1 ^8 ~& H" c2 {9 J0 [
    不过，世界上到底是先有矛还是先有盾呢？在我看来，恐怕还是先有矛的可能性更大一些。而爆炸力学的发展也说明了这一点，对于矛的研究比对盾的研究貌似更丰富多彩一些。大家一起来看看。% t' N- w: k6 ^) s% \

! l9 n9 [/ e( ]: S   $ `# B6 Y5 _7 Q$ w% r! u4 r
   图五：穿甲弹穿透钢板的瞬间。. M# V' ]. b# ~6 y3 V9 P
" V; p, ^* R$ Z: P. s" D6 Y  M
   # v" N6 R( }: [
   图六：某步兵车被破甲弹击中后的悲惨景象。
5 N; Y+ T7 L& B6 t+ t9 i
/ B+ S4 F* \4 Q   是的，这里提到了穿甲弹和破甲弹。通过前面介绍，我们已经知道，炸药能产生高强冲击波，也知道爆炸物瞬间产生的能量很好很强大，甚至可以让很厚的钢板撕裂。然而，简单的爆炸后产生的冲击波基本是均匀地向西面八方传播的，这样有一种情况就是，我向敌人扔了颗手榴弹，但是那天没吃饱饭，结果扔得近了点，在炸毁了敌人的同时，向后传播爆炸波把自己也炸到了，这实在是一件让人比较沮丧的事情，能避免最好避免。当然了，愿意做人肉炸弹的不需要为此而沮丧，因为他们与真主同在，my god。
0 F  E2 v' ]% M& U) r   ; [1 G, R& G0 ^$ J* A5 m. B  B7 {
   还有更多情况是，我们希望更有效地利用这些能量，那就是需要想办法把这些能量最好集中在某一方向。基本上，这就相当于，力气大的人可以使大锤，以在战场上把人活活砸成相片为主要目的；但没力气使不动大锤的人最好还是选择枪这种比较有前途的武器，把人捅成蜂窝煤，也可以实现用更小的力气达到更大的效果。  
; q" u( W8 c3 t  w, U
: c' _& S) c) Y# H. w0 e7 U3 r6 F+ r   在对子弹或者穿甲弹，破甲弹这类“矛”的机理的研究上，爆炸力学找到了广阔的用武之地，显现了其骇人听闻的强大功力。
7 ]0 _1 y' r' o   
: \( Q. n# M% X5 @; D) _! N   显而易见,从以上的例子可以很容易看出,爆炸力学在军事工业中特别是武器研制方面具有无与伦比的应用价值.然而,它可并不仅仅局限于此.比如,在交通运输领域,炸药是开山,修路,架桥的必备利器;在矿藏开发方面,石油开采中所广泛使用的射孔技术的不断改进提高正是基于爆炸力学原理;在机械加工领域,在爆炸焊接,爆炸切割等技术中可以见到他那飒爽英姿;甚至对诸如火山爆发、陨石碰撞、星体爆发等自然现象也可应用爆炸力学方法来研究。" X3 B0 t! V5 z7 Y3 t

. F+ e" Z4 f! @; N: r$ r" h   真可谓,不炸不知道,世界真奇妙.
; u. u0 J! n# Z2 X5 b& k+ h- v6 ~   
作者: 不爱吱声    时间: 2012-2-29 12:39
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-2-28 22:54 编辑
$ `4 v  _# z8 ~; g* P- e% E$ O7 p5 G
先占位置,并作个预告,明天开讲shaped charge(见下图)) j' q6 g2 \7 Y- j2 E

6 b1 }# C0 `. s关键词: shaped charge, hydrodynamics, jet formation, liner collapse, computational shock physics
作者: 不爱吱声    时间: 2012-2-29 12:50
有朋友提问:( U8 j3 t. ?; \  X4 w2 N6 \: s
爆炸释放的机械能究竟是谁提供的：
/ v% p0 p+ y. y6 T+ h9 _' _  TA 因为产生了数千倍体积的气体，这些气体向外挤压，成为机械功。# E0 I' w( Q3 D2 @' |1 N
B 生成大量气体，但主要是因为生成气体的每个气体分子具有的极高的动量，从而对外做功。
' `+ I: {, U, A3 x3 `8 V- [) |" b/ P# R
如果主要原因是B，那么爆炸发生后，化学能被释放出来，一部分成为辐射，另一部分为生成气体提供动能。这个从爆炸物的化学能到生成气体动能的转换是怎么进行的？或者说能量怎么从化学键中转换的快速运动的微粒的？
1 J' g! G) q% E9 p, ~: e' m8 @

/ w1 ^0 [/ X. J: i0 C我的答复:
2 d6 F0 s5 j9 s5 }/ K7 {
" i* p$ R& u0 ]% Q: d( p! B2 J这里提到了三个概念：
3 t, q7 F( }: y6 Y1。气体向外挤压，成为机械功
" k7 I/ H- @' N1 K2。每个气体分子具有的极高的动量，从而对外做功2 N9 Q/ P2 T8 E
3。从化学键中转换的快速运动的微粒的机制  O9 h" T' r/ V7 Y1 f4 r

: `4 y/ v. Y, e! r4 a9 [- `而对这三个概念的理解，恰好可以归纳出（化学炸药）爆炸产生的三要素：化学反应生成气态产物，化学反应的放热性，化学反应的快速性。下面我来具体解释一下。, o4 J' I7 s& S6 c# S4 J9 H# i; D. q

0 z2 {1 P+ d: V7 d" Y3 v! B1。化学反应必须有气态产物生成，才会形成爆炸，因为爆炸原本就是高温高压气体快速膨胀导致的。: s' w( ~! ?. N- e
/ L: e* B3 r# G( [" l6 N5 H0 X, `
2。只有放热反应才会形成爆炸。吸热反应是不会形成爆炸的。这基本上就回答了你的问题：从爆炸物的化学能到生成气体动能的转换是怎么进行的？或者说能量怎么从化学键中转换的快速运动的微粒的？答案就是“热”，化学反应放出的热量是爆炸做功的能源机制。但也不是所有放热反应都产生爆炸，因此爆炸还有第三要素。  `9 r3 x: w8 s. h. o

/ t6 B" f- q( i1 j9 \# c3。这种放热反应必须是快速的。慢速的放热反应不会产生爆炸。举个例子就清楚了，比如说煤燃烧也是放热反应，但是一块煤燃烧可能需要几分钟甚至几十分钟，而同样重量的炸药反应大概也就需要几微妙的时间就把热量都是放出来了，也就是说炸药的爆炸过程要比燃料燃烧过程快数千万倍，尽管实际上炸药释放的总热量并没有煤燃烧释放的热量多。从这个意义上来说，炸药是高功率的能源，而并非高能量的能源。
) `1 v* E/ l& r% c* j5 Z4 p6 T
. }3 K! C0 u& h  P另外你提的A和B,实际上是一回事儿，A是从宏观角度（macroscale)理解，B是从微观角度（microscale)理解。宏观的高温压缩气体膨胀向外做功，从微观上来看就是炸药化学键断裂从新结合成气体分子，并且化学反应会导致气体分子高速运动（也就是你说得气体分子具有的极高的动量）。微观上分子高速运动宏观上体现出来就是“高温，放热”，分子之间相互碰撞，也是宏观气体高压产生的根源。; l* I; u/ ?/ B1 }6 U7 l

7 q4 A$ V/ u+ h3 V在力学上，人们分析问题尽可能先考虑连续体模型，使用他们的“宏观”特性，因此，力学上分析问题更多地使用气体压力，温度，爆炸波等概念。
0 W0 T6 O' P1 @; K2 h
作者: 老杨    时间: 2012-2-29 12:50
这坑总算开始填了
作者: 不爱吱声    时间: 2012-2-29 13:05
老杨 发表于 2012-2-28 22:50 ' s/ `# l& R( N6 ^5 r, N
这坑总算开始填了

! t/ N/ N1 \3 M必须的,不过我好像还有个石油坑没填呢
作者: 橡树村    时间: 2012-2-29 13:23
咱也评一次分
作者: 魔术师    时间: 2012-2-29 14:44
怎么在“他们与真主同在”后面，又加了一句“my god”呢？太不伦不类了。1 Q$ U1 l9 I5 U
作者: 荷子    时间: 2012-2-29 16:12
zichi，四年等一回啊
作者: 小土豆    时间: 2012-2-29 17:43
请译成阿拉伯文，转哈马斯传阅！
作者: 包子    时间: 2012-2-29 19:56
在坑里待了快半年了，赶紧的，我要出去。, I7 c/ x+ @2 Q9 }
  }5 R7 l" ?: X4 Q6 Y
老大介绍一下聚能空心装药吧，顺便介绍一下黑索金 奥拓金的家庭制作方案。
作者: 猫元帅    时间: 2012-2-29 19:59
军舰那个无解。什么都抵抗不住自然力，而鱼雷神马的就是要调动自然的力量。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-2-29 20:08
包子 发表于 2012-2-29 05:56 2 B: b  ?8 C% r; P  F$ Q
在坑里待了快半年了，赶紧的，我要出去。9 _; n  @: v6 C+ i2 J$ w7 r* C7 Y- Q
6 T& w- K: z( B
老大介绍一下聚能空心装药吧，顺便介绍一下黑索金 奥拓金的家庭 ...
黑索金 奥拓金的家庭制作方案。

$ d2 L' q% H. M( M" {你要干吗?做人肉炸弹...
. Y+ E- [  E' C/ M% I: b( ^* y. s3 c6 d3 a# l7 r
黑索金是RDX,奥拓金是HMX吧.术业有专攻,我只会用炸药,他们的特性我可以说出个一二来,但可不懂如何制造炸药,咋还出来个家庭制作方案,就是知道也不敢说啊,FBI盯上咋办,坑爹啊.
作者: 不爱吱声    时间: 2012-2-29 20:13
猫元帅 发表于 2012-2-29 05:59 7 Y! s5 ]! n0 g! Q6 T3 n5 y0 i) F8 l2 h
军舰那个无解。什么都抵抗不住自然力，而鱼雷神马的就是要调动自然的力量。 ...

1 z7 E$ U( u! k/ y5 T# c可以对船装甲进行结构优化,充分利用材料的性能,最大可能抵抗冲击力.
作者: 猫元帅    时间: 2012-2-29 20:14
不爱吱声 发表于 2012-2-29 20:13
6 M; b8 G( z$ ?6 x' g可以对船装甲进行结构优化,充分利用材料的性能,最大可能抵抗冲击力.

) I* I& f* Z4 w; ?. l  L至今为止无解。也许舰体材料的改变有可能达到一定强度。但是又会引起另外的问题。
作者: 猫元帅    时间: 2012-2-29 20:15
不爱吱声 发表于 2012-2-29 20:08
/ |  h; C' f/ a9 h8 @1 u你要干吗?做人肉炸弹...1 `0 C4 ~( E) F8 e- k8 {# z% C( I1 _
7 [/ h8 ~7 J4 `' \
黑索金是RDX,奥拓金是HMX吧.术业有专攻,我只会用炸药,他们的特性我可以说出个 ...

- v4 H/ c7 H; d2 \" x在厨房里制造芥子气并不犯法。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-2-29 20:22
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-2-29 06:25 编辑
2 s- w( {0 _$ K9 [6 R" I
猫元帅 发表于 2012-2-29 06:14
$ {( w( B9 o* I$ o. _$ Z% x& K至今为止无解。也许舰体材料的改变有可能达到一定强度。但是又会引起另外的问题。 ...

4 s- D% O5 N- k4 c+ T% a3 ~& V% g3 O% F- h0 @1 |( Y# ]% s
舰体所用材料不变,主要是靠结构变化,通过优化,可以增加其单位质量的能量吸收率，完全让舰体"抗住"爆炸波冲击是不可能的,设计主要目的是实现在舰体破坏过程把更多的能量吸收掉,这样就可以保护舰体整体结构,以及内部人员设备.可以类比于汽车的保险杠设计.
作者: 皇家骑警总监    时间: 2012-2-29 20:35
不爱是清华力学系出身？
作者: 赫然    时间: 2012-3-1 02:49
不爱吱声 发表于 2012-2-29 07:22 4 I7 K1 c5 c7 q3 W6 l$ V4 v
舰体所用材料不变,主要是靠结构变化,通过优化,可以增加其单位质量的能量吸收率，完全让舰体"抗住"爆炸波 ...

" K1 T1 l$ J4 Z9 O. T' e+ t6 d+ S8 ~5 ^8 H; K, c1 Q
1 S1 [7 k& n# W# E9 @9 x
有没有办法把一部分压力传导到表皮背后，这样可以使得表皮内外的压力差减小。这样搞几层结构，是不是就可以抗炸而不破坏结构。就像液压封闭结构一样。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-1 03:20
赫然 发表于 2012-2-29 12:49
/ y, c" n5 k- F! p3 d有没有办法把一部分压力传导到表皮背后，这样可以使得表皮内外的压力差减小。这样搞几层结构，是不是就 ...

/ S  I- X2 s! `你的方向对了，解决方案正是三明治结构, sandwich structure
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4 a4 J# r0 |0 H) F讲完矛，我就讲盾。
作者: 机器猫    时间: 2012-3-1 04:24
不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊？
作者: erha    时间: 2012-3-1 06:59
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。
作者: 赫然    时间: 2012-3-1 07:46
机器猫 发表于 2012-2-29 15:24
# w+ J  Y$ s& p' G" Z不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊？

1 p1 I) I6 G- R: s! g5 h& Z主要是看不上。
. I0 m9 g8 E! a1 J# T% F1 P9 Y' t0 `5 ^5 V8 c$ t5 J6 K9 k* l/ b& N
不爱搞的比枪厉害太多了。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-1 08:08
erha 发表于 2012-2-29 16:59 * {8 F* C6 ^( g8 l  r. J! }' a
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。

' ?/ {/ ?/ t/ |; i8 {  e) L
% `% V, X9 e# V: 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火药及弹道学.9 `8 H- S4 `. @7 W0 F2 }
1 L- ^' b% |1 P9 s
你是北理的么?
作者: 一无所之    时间: 2012-3-1 08:47
不爱吱声 发表于 2012-3-1 03:20 / G0 G3 E; c8 Y  {* a
你的方向对了，解决方案正是三明治结构, sandwich structure

. [- P% v' Q% f2 J4 L. f* g这是甲板么？三明治结构让我想起坦克的复合装甲了～～
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-1 09:04
一无所之 发表于 2012-2-29 18:47 * D# v* l' ?8 ~& Q% g' r8 y* T
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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不是甲板,是船体面板.0 w0 u; _+ w6 e; X) e+ F+ C5 i
7 g) B: u+ O. F' `& ]/ F5 E
设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.8 i* N& P  `8 V6 t

3 T6 m' l" w6 X5 Q9 m! m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.+ T( v. G$ O/ y# P4 v0 x/ u! Y

6 K" }4 C4 [& Z( i; B0 c6 z. k1 E3 U1,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.
' n8 b$ G! P5 ?: \! n3 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./ T- k* G, X+ |4 h8 g5 [3 \' }6 ^" z% ^

( j' \* o. m* |& c- E2 O2.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.
1 M) j8 K4 A( e& p4 c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.
2 {: }4 G  y7 I5 ^& z# p6 Z8 n' z* d4 M+ P' @/ R+ S
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.
作者: 蕾蕾硕果    时间: 2012-3-1 14:17
路过，顺便科普一下自己！
作者: erha    时间: 2012-3-1 23:36
不爱吱声 发表于 2012-2-29 18:08 4 d# b) s+ \/ O4 Z) f. W' u1 ]
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 ...

5 `& Z9 C# u* y1 t# w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。
作者: 赫然    时间: 2012-3-2 01:02
不爱吱声 发表于 2012-2-29 14:20
4 E7 f6 \0 T: `) K你的方向对了，解决方案正是三明治结构, sandwich structure
3 f# d& E* l. ~7 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。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-2 01:43
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-1 11:44 编辑 3 j2 |* E& e( F& _4 @
赫然 发表于 2012-3-1 11:02 + [4 o  g) U! o/ F% V2 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。 ...

8 {" @, ?: _$ |! M4 l" D; ?( |
% s: ^; m9 A& ^& |8 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
作者: 赫然    时间: 2012-3-2 01:57
不爱吱声 发表于 2012-3-1 12:43 * j, o( O4 W( k* U* q5 k
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 ...

4 |' ~/ t7 `8 \( S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）。
( _6 X) Q+ X1 [
4 E, m( o5 G" k4 [. E: T至于能量吸收率，单位体积下的情况如何呢？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-2 02:04
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-1 12:21 编辑 & |4 U, W( f& U
赫然 发表于 2012-3-1 11:57
3 k4 X+ A3 s' U$ ^7 B0 n+ 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 ...

/ @9 P9 s  d( M0 g
* B5 |3 m6 l6 S& e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。
* x$ O; y1 Z& j/ O$ I5 _
# O" Q/ L% E- D0 [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。' v: [2 V. Q& T. x1 n2 c* _0 ^
5 [5 K, ?1 I- c. @3 h. w9 A
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。
作者: 赫然    时间: 2012-3-2 02:31
本帖最后由 赫然 于 2012-3-1 13:35 编辑 " K! ?5 b0 K. W5 U6 I( F8 ]7 n
不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
. f5 r5 N2 G- @) y2 q- j* m: S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 ...
! U- J: }0 W  V' _( i: u  m* F

0 M  u( k# ]- M9 W( i* @这个设想是这样的。
# T# x1 H% n( C! S
' X' s! K; `. x+ t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？
* I  t2 c+ ~7 Z2 N$ w; Y7 t, ?! q; j7 v$ r$ I; E
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。
) o5 }8 x7 l( M8 J. c; ^1 @# v
+ x" Z/ H% i, O! c& v  l) u- g( M: U7 L6 t8 A
- ^+ I: s* W7 d2 @
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-2 02:44
赫然 发表于 2012-3-1 12:31 ; W& i8 _2 _- }- @# Y1 p( v
这个设想是这样的。
: T4 g3 q$ T; l, l- {, v* j+ n' z- y3 q; z0 c3 U& g
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 X* n5 ^: q; c" B; q' N# N! g8 c0 M: W$ R* r
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。) w) O6 d  A; Q$ T6 d6 D
6 W3 n1 I5 b# M1 U
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。
& Q3 J  D6 h8 Y; @
8 F) X" U) z7 V6 w1 o$ F  Y' {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。
作者: 赫然    时间: 2012-3-2 09:33
不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:44 : y" U; s5 y( r1 y; d
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 ...
/ S9 J% [4 ?6 D6 x# s
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。
* K9 X, X$ g# N/ ?  y
4 k) G( K( h! F4 G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。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-2 10:57
赫然 发表于 2012-3-1 19:33
& v; |5 X7 c8 l0 S) \) a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 ...

9 N/ X' @/ t+ C8 v9 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
作者: 赫然    时间: 2012-3-2 11:18
不爱吱声 发表于 2012-3-1 21:57 ' {$ c0 @' B4 C8 h3 s) m' o9 b
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
" b- }  \( Z+ F5 t
只是看了看应力。% A0 ?$ T) K( s7 G+ `. |  A% d) P7 C

& F1 L4 V) Y6 u9 I8 s1 \上班时间不务正业么，要低调！
作者: MacArthur    时间: 2012-3-2 12:51
赫然 发表于 2012-3-1 13:31
4 T) R6 y8 S" Q+ Z4 w这个设想是这样的。
' _2 K* c2 u% _3 J! @, T$ ^) ]2 i  {2 c6 R, J9 n. z4 O8 t2 A
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 ...
* W4 i4 N0 A9 n) @1 o' e
合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 ' `2 L# U/ y) Y) k& P: X3 N

0 Z& `6 }% \$ q9 q  R+ U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。。。 ' E' w2 I# ]: g$ N- m. _& M3 [0 R
. c" W% x2 ]0 O2 B2 g: s  z' i. T$ {
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。。。 ' ]3 B7 J$ p, Y, m
. g2 L6 q: t/ t& U# 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。。。 . ~7 S3 n" |1 \# Q+ \! r4 \
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-2 13:03
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-1 23:06 编辑
* Y/ S/ k7 ~6 t& y1 Z1 @! ?6 v
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 Z5 g7 ^% B0 X! n, F
: ]- T% y4 N: J! g- z麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性. d% v) H' C) X5 a

0 M4 ^1 n. X( \轻质设计+结构件塑性失稳+流固耦合基本就解决了90%以上的问题.
) K& y  t$ r4 ~9 F8 q& ^! d9 V  f
. F: G% v/ j* `! x+ P而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation..., f2 S% l$ P) x

' k3 u9 t5 m% A  J: |/ c1 x; B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% N1 D, u' i/ z( g
& _' X$ H! v" X$ o( O+ 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。。。

" `" d7 r: a3 w0 r9 k0 d! q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.
作者: MacArthur    时间: 2012-3-2 13:07
不爱吱声 发表于 2012-3-2 00:03 ' g# t! Y: j: I. R2 l
麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性5 M" h- l% x$ k; z  k

$ ?* y- L* @* 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 ...

) b: D* z; w: d8 o, `4 Y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。。。
作者: 赫然    时间: 2012-3-2 13:22
MacArthur 发表于 2012-3-1 23:51
" H$ W* ~+ O- j0 M) m合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
2 u- F/ ^+ N- h" e: h! x
8 [. ~' v: t2 ^* U9 @& ^- \因为液体的不可压缩性，你这个液态填充夹层使内外 ...
6 k0 @  }" b2 A6 y& U
居然讽刺俺！！！
  U2 X4 i3 l; E9 z! C3 J% G* L. }9 l5 ^% M! ^
你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 （好官话呀）。
9 D, R" Z. i$ |$ G. O6 g: [% }
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。/ F3 ]$ o  Q2 d6 i  R/ Z

4 r( n- \1 {2 }7 p. ~; X$ l# q' g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。
作者: MacArthur    时间: 2012-3-2 15:25
赫然 发表于 2012-3-2 00:22
5 m1 o7 M5 ^9 z9 @: U1 ~居然讽刺俺！！！/ U, C+ G6 @: X# s! E7 p
( f+ a' W+ l3 V% a
你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 （好官话呀）。

! o, S, E9 o$ B' S4 P开个玩笑嘛。。。 6 W7 F; A/ m) j. h" A' O
' ~& ]/ D: K' {: i
你的这个设想也不是没有道理，只不过这个设计着重的是弹变而不是强度。。。 最完美的材料应该是橡胶而不是钢铁 -- 在船体外头挂上几只半装满的暖水袋！
* N9 [) V/ S/ }* ^3 X7 e8 s8 h' X# j: x
海军舰艇水下装甲防护课题每年有大量论文，这的确不是一个几句话就能定性的问题。。。 0 [6 z0 Y7 Z  z9 R& j# _/ `( w* p

6 c# M  I( P3 ]. _
5 D& ^# z6 O9 |; o6 t$ k6 D) `
作者: 黑JK    时间: 2012-3-2 20:30
赫然 发表于 2012-3-2 13:22 $ t+ R9 u: M6 `. Q# U  w
居然讽刺俺！！！/ m& e! q3 r* [: M0 o6 k9 ]9 M4 h

: y! P' a( R+ R7 v! P你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 （好官话呀）。

, S( U2 M( c$ R什么时候船舶用海水裂化作为动力燃料~填充液体能实现力的快速递进传导和衰竭平衡系统
4 l1 H/ @& B/ p( q+ ~5 P( _! y就可以考虑你的提议了~
作者: 赫然    时间: 2012-3-2 21:25
黑JK 发表于 2012-3-2 07:30
4 F8 F6 W- C: T& [: B5 f什么时候船舶用海水裂化作为动力燃料~填充液体能实现力的快速递进传导和衰竭平衡系统
0 }; ~4 f. [5 M) U) H就可以考虑你的提议 ...

8 s- e1 H9 w4 N& Z) ]; b0 `- E( g* _也就仅仅是考虑一下。
3 t! E! w7 j9 X* a' k- f
% ?1 I2 G% g! Y9 H这个思路是用一个复杂系统替代一个相对简单的系统，所以，非重大好处而不可为之。
. r9 r/ z/ j- D% D  j: `5 D
2 z9 `2 b/ F" j  h- Q我想看一看的是：有没有重大好处。从粗略的定性分析看来不乐观，需要定量分析来定论。
作者: 赫然    时间: 2012-3-2 21:29
MacArthur 发表于 2012-3-2 02:25 7 w% H, Z- P  t4 L8 P
开个玩笑嘛。。。  
) z. K5 @' c5 e8 U2 `3 y% I* h4 n( y, K3 Z3 Y4 F
你的这个设想也不是没有道理，只不过这个设计着重的是弹变而不是强度。。。  ...
7 C9 D" N2 }& }2 f& s
是的。这是提高结构屈服极限，和看冲击不同。
# ?- c' w/ D! B0 q+ _  N1 J6 |  @) N0 F0 y* W! l- v6 m
这里还涉及到水中能量传递的时间和密度问题。这个远远超过我可以分析的能力了。
作者: cipher    时间: 2012-3-3 12:52
当年工程力学+理论力学挂科的飘过。另外还学过流体力学，不过只是皮毛，主要学液体在管子里怎么流动。
作者: 胖子    时间: 2012-3-3 13:11
本帖最后由 胖子 于 2012-3-3 13:17 编辑   @6 ^5 A" K* h$ I) ~, G7 G
* p6 B' T  A# R) z& z' P0 X* p, m
看得津津有味，被好好科普了一把！; G+ e0 ^' l7 h1 l8 _* S7 T
9 M0 R- M; M; Z$ H; c2 ~& R
也仔细琢磨了赫然兄的思路，大致明白。
& x1 o8 W9 j3 p% g! Q- Y- u# [/ [9 ~9 }
不爱的观点（也就是业界通行做法）是将爆炸的冲击力控制在弹着点附近尽可能小的空间，哪怕把船体炸个大窟窿也在所不惜，丢车保帅。" i7 A3 v) ?) O) O

8 g* @& @* M+ e" e/ t# m( c而赫然兄的出发点应该是用整个舰体来承受一定量的冲击，局部不会那么惨，但这可能导致整体的形变。不知理解得对不对?9 O9 w" I# ^; ~( \* V, i7 b# {
1 E6 H8 u8 q3 I! B2 p( l
如果不考虑舰体增加的质量,麦帅的那个思路也不错，
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。。。

. `: z9 u3 n& X: ~2 {! q# X
4 n/ c* H7 y  Z4 L- y假如给体表材料填充液体，当冲击力达到一定阀值，这些液体可以激烈地喷射出去，并能快速将液体补充回来。这样就比较理想了，应属天顶星科技。& ]- E2 ~8 M+ C0 D4 H/ }

7 C1 ~6 s" j6 g/ L9 H话又说回来，这也是麦帅说的橡胶物体受到冲击的效应。
$ E2 I6 [, ^! r0 L5 `7 w/ C请教一个问题，为啥不能用一种耐燃耐腐蚀的橡胶来给舰船做外衣呢？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-3 13:44
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-8 15:32 编辑 ) T8 G3 P6 j& N4 C
胖子 发表于 2012-3-2 23:11 3 b% O' q- X% C+ G6 }* t) ]2 T
看得津津有味，被好好科普了一把！$ R$ c( R9 l: b" z7 x9 s; A

+ d& F) h1 M( k1 U+ j  A也仔细琢磨了赫然兄的思路，大致明白。
. x0 t7 A& Y* b9 A6 E6 ^# e
6 ~0 t5 e8 I; A
其实可以考虑用橡胶做内衣，我在项目后期做过相关研究，主要目的不是为了抗冲击，而是为了利用橡胶的延展特性抑制金属板的颈缩(necking)，这样可以防止金属板撕裂（tearing)。不过，根据我给出的公式计算，想要能起明显作用的话，这种橡胶的初始刚度要比较高才行而同时还要保持好的延展性，目前绝大部分商业橡胶不符合要求。
作者: 胖子    时间: 2012-3-3 13:51
不爱吱声 发表于 2012-3-3 13:44 4 H. @. A6 i/ e* a( C
其实可以考虑用橡胶做内衣，我在项目后期做过相关研究，主要目的不是为了抗冲击，而是为了利用橡胶的延展 ...
; E; C! q9 Z. y1 P+ }* \
橡胶做sandwich structure的 filling？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-3 13:52
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-3 00:01 编辑 # M3 v1 T( K7 S2 u& c
胖子 发表于 2012-3-2 23:51 1 v8 j: q1 ]' _
橡胶做sandwich structure的 filling？

3 B, |! `/ t8 x
# U, L* S( e: F6 F  ]不是filling,是面板贴层coating，filling的话，重量增加太多。
作者: 包子    时间: 2012-3-4 07:14
不爱吱声 发表于 2012-3-2 13:03
9 ]2 K5 E: Z* k6 z! x; F4 x- ?麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性" Q& y' e4 Y8 c. T

; O1 z: T8 S1 o6 W6 f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 ...

+ z: p3 G' A" z$ a我专门去北航看了看飞机油箱，好像没怎么考虑撞击形变的问题（表面加强筋很少），但是做了阻燃夹层和自封闭。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-4 07:48
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-3 17:57 编辑 ( A' J( d, P- D" u5 u
包子 发表于 2012-3-3 17:14
$ A) \6 e1 Y( s0 V/ |我专门去北航看了看飞机油箱，好像没怎么考虑撞击形变的问题（表面加强筋很少），但是做了阻燃夹层和自封 ...

3 e# u/ i# |% V6 X6 O( p% _: [& {' S. n9 `9 `
又开新的讨论题目了.
8 D. o, ]; a  D! C
) c5 l' e. s* k' A0 I, D飞机油箱考虑的不是形变,不用加强筋,因为本来跨度就不大,要考虑的是弹体穿透和弹体导致局部液体高压的耦合作用.
/ O% H4 w! Z' ]0 O. _& ?7 F; z1 G0 p& p9 O& o
油箱的箱体的穿透是不同与一般板的穿透的,一般金属板被子弹穿过后是一个弹孔,充满的油的油箱被弹片穿透后会形成由内向外的花瓣型裂纹隆起(我也不知道该怎么翻译,英文叫petaling failure),注意是由内向外,因为弹片穿透过程会在油内产生局部高压,油压会把导致裂纹扩展,甚至形成大面积的金属板撕裂.这就是我说的穿透与液压耦合作用,也是为什么我说麦克的那段思想可以跟飞机油箱的某些优化原理暗合.
3 L8 ^) M8 e/ i& g  I3 U
6 v5 |' m8 f" f/ m4 x' I比较热门的研究集中在某种复合材料,因为复合材料轻,而且弹孔小,且不容易整体撕裂.最主要是防穿透.
8 v0 Q& F2 [, ?1 [7 k. m0 Y# S- z: ]: Q" Z/ b
只能先这么简单说一下,正经八百写相关的科普文章起码还得准备个十天半个月的,需要的知识知识太多了.以后吧.
: ~) N5 E  T# u* i+ a- W
作者: 包子    时间: 2012-3-4 08:07
不爱吱声 发表于 2012-3-4 07:48 : B0 f6 W) O  Z+ j
又开新的讨论题目了.% T7 Q+ {" ?; E5 W5 {

% a) q8 m' l, C飞机油箱考虑的不是形变,不用加强筋,因为本来跨度就不大,要考虑的是弹体穿透和弹体 ...
, H/ p5 U3 M4 ]7 d& ^( X
希望你多八卦一下炸---药他们家的事儿，. W9 u+ q( j+ C( N6 M- j
比方说 最稳定的药是啥 最敏感的药是啥，燃速最高的药是啥，最低的是啥，经济性最好的药是啥，最昂贵的炸药是啥，最一专多能的药是啥（硝-酸-甘-油 ？太-恩？） 最不务正业的药是啥？3 b! A6 a' ]7 m
/ @" z5 d8 W3 _( V3 N* R: S1 e
空心聚能装药的原理给咱通俗的讲讲，这个东西困扰我多年啊。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-4 08:13
包子 发表于 2012-3-3 18:07
9 r7 A2 o. Z( I7 @5 Z- [希望你多八卦一下炸---药他们家的事儿，9 t$ V9 K# s9 n# o
比方说 最稳定的药是啥 最敏感的药是啥，燃速最高的药是啥，最低 ...
4 O/ P3 _6 z: ^/ F# L2 r# _/ ?
我有点hold不住了，真没想到大家对力学这么大兴致，空心装药下星期一定写出来
作者: 道可道    时间: 2012-3-5 16:11
诙谐有趣，寓教于乐。
作者: 西楼客    时间: 2012-3-5 22:19
学的材料力学和理论力学都还给老师啦，终于又有机会科普一把
作者: 机器猫    时间: 2012-3-6 03:04
赫然 发表于 2012-3-2 02:31 . a# Q1 ^  C" o* I. a4 ~% n2 v4 q
这个设想是这样的。# E* N) o3 [5 l5 ?

+ m- |1 r3 H  Q5 w& O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 ...

8 `8 t/ j" s5 U* T这个就算能抗多一点压力，但是一旦抗不住了就当大火球了耶
作者: 夜    时间: 2012-3-6 21:18
前段时间有剪切增稠液体用在防弹衣上的报道，不知道能不能用在装甲上呢？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-7 01:28
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-6 11:40 编辑
$ F, H- v- N6 |( E! }
夜 发表于 2012-3-6 07:18 & V- P  {7 l% E4 S& A& @
前段时间有剪切增稠液体用在防弹衣上的报道，不知道能不能用在装甲上呢？ ...
: i) M1 }" v! [" L1 a
6 I# N) N% T5 x4 f& n
防低速的子弹有作用，防破甲弹之类的用处不大，因为射流速度太快了，响应时间都不够，所以坦克上应该作用不明显。但是用于汽车，衣物，鞋帽等防子弹或者爆炸波以及弹片肯定管用。
作者: 茉莉    时间: 2012-3-7 14:16
很好看！很高深！
作者: 一无所之    时间: 2012-3-7 18:06
MacArthur 发表于 2012-3-2 13:07 4 T! ?2 ~8 [9 I  U; A+ [/ M4 _
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。。。  ...
0 l. s: l- Z) N$ f% I3 P$ C7 n  z5 a
这是扫地僧嘛～～
作者: 机器猫    时间: 2012-3-9 08:09
不爱吱声 发表于 2012-3-4 08:13
6 z6 w" f: i* F9 {) [我有点hold不住了，真没想到大家对力学这么大兴致，空心装药下星期一定写出来 ...
$ D6 e" N3 X8 W% R; O, k
老大赶快填坑
作者: awer    时间: 2012-3-13 22:48
提问，如果我有一种介孔材料，可以把介孔材料看成一个微型的水立方，只不过里面每个小房子只有20-50个纳米，每个小房子里面塞满炸药，爆炸之后会发生什么结果？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-13 23:17
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-13 09:19 编辑 4 w# j1 [" X$ N
awer 发表于 2012-3-13 08:48
: o; K( p% o; m0 r- ]4 n提问，如果我有一种介孔材料，可以把介孔材料看成一个微型的水立方，只不过里面每个小房子只有20-50个纳米 ...
: b% @0 S; g; H- f3 I

+ Z$ Z" K3 F* @9 ]" Q  W我们通常用的炸药粉粒的平均尺寸在几十微米，也就是你的纳米小房子的千倍, 所以，目前我们无法把炸药粉装到你的小放间里。
6 J; G, _/ L+ k* r
4 N9 j6 L& `* c/ y7 x不过，如果科幻一些，想象你采用特殊的分子拼装手段真能把炸药分子装进你的介质基体中去，如果你的介质基体本身不参与爆炸化学反应，那整体爆炸速度（detonation velocity) 应该会降低，其实那就有点类似可控核裂变的概念了,需要搞核物理的人来详细解释。
作者: awer    时间: 2012-3-13 23:23
不爱吱声 发表于 2012-3-13 23:17 7 z6 o3 j/ H; R5 S" g5 f$ ~
我们通常用的炸药粉粒的平均尺寸在几十微米，也就是你的纳米小房子的千倍, 所以，目前我们无法把炸药粉装 ...

6 k' E* T/ W) W- X可以用液体的啊，也可以是硝酸氨这样的，溶到水里浸透进去，烘干之后加热起爆，我比较感兴趣的是爆炸之后能不能把这种介孔的壁打碎，打碎的时候这种介孔的壁是不是均匀破碎的。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-13 23:39
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-13 09:43 编辑 + ]/ D3 ]- E3 L& \( I& w
我比较感兴趣的是爆炸之后能不能把这种介孔的壁打碎，打碎的时候这种介孔的壁是不是均匀破碎的
9 B1 E3 a% }  G9 y: i, z

, ]- {1 y/ J  q! f7 |) u如果是这个问题，跟纳米不纳米就没关系了.
! `; E. C( x% ]8 m* R7 O* l( C( w) [5 ~
这要看你起爆点了，理想状态下, 如果炸药性能完全一样，你能保证每一个房间的中心为起爆点，而且所有房间炸药同时起爆，那就是均匀的了，否则肯定不均匀，
作者: 虽然很丑    时间: 2012-3-14 01:44
不爱吱声 发表于 2012-3-1 03:20 # h8 p& |9 o+ s
你的方向对了，解决方案正是三明治结构, sandwich structure
+ y# {/ h; n9 Q( K' s
不老大这张图让我想起来大学时候的复合材料结构设计。很多年前的事情了。老大请继续。
作者: 包子    时间: 2012-3-14 22:17
老大好像过了一周了，坑真深啊。@不爱吱声  
作者: 一无所之    时间: 2012-3-15 11:26
包子 发表于 2012-3-14 22:17 4 h+ w% y0 D7 Q4 ?- L! U5 V  F' w
老大好像过了一周了，坑真深啊。@不爱吱声

5 T2 T: g. t( W" G% q& i不爱同志，昨天发表了日志，表示很痛心，我们在看行动啊～～@不爱吱声  
作者: MacArthur    时间: 2012-3-15 21:40
本帖最后由 MacArthur 于 2012-3-15 08:41 编辑
% g3 `5 {, u" Q* ^9 _+ b2 i
一无所之 发表于 2012-3-14 22:26
' G7 G! A' \# r% h$ `) Z6 {$ n  ~不爱同志，昨天发表了日志，表示很痛心，我们在看行动啊～～@不爱吱声   ...

' \5 z: B8 s% W' d4 f, M
+ ^3 E/ O; U  F/ M; I4 H# H2 a2 ~8 y2 s* i这期间老萨已经平两个坑了 -- 虽然他又挖开了三个。。。@不爱吱声   
! ?. s; ?% q& G) q  o2 X
作者: 歪脖柳    时间: 2012-4-19 19:34
真过瘾，搬马扎听课。
. e3 E# w/ b6 r- V5 c; z) i; D0 |) X
作为盾来讲，俺的肤浅理解，一是要能够吸收掉爆炸产生的能量；二是确保能量被吸收后结构的完整性。
: W* N5 N" g3 e( c4 e9 i4 s( J爆炸的应力波传递极快，有木有能开发出一种高应变率下能极端硬化的金属材料啊，那就金钟罩铁布衫了。
作者: sduivy    时间: 2012-4-19 21:25
歪脖柳 发表于 2012-4-19 19:34 # t# {$ Q: b# {3 ^
真过瘾，搬马扎听课。
! c+ z3 j$ p" q0 g/ }% D& y7 E9 J/ t/ Z" b, g
作为盾来讲，俺的肤浅理解，一是要能够吸收掉爆炸产生的能量；二是确保能量被吸收后 ...
  O+ |& s- `3 f' M, [  _9 D
哈，那要是再中一炮，岂不是第一条就不能满足了阿
作者: 歪脖柳    时间: 2012-4-20 10:01
sduivy 发表于 2012-4-19 21:25 ; e  O* h- C5 _( y7 a
哈，那要是再中一炮，岂不是第一条就不能满足了阿

* ]' b- t$ k' {& m' A3 n" i0 E# C7 V, _大兄弟，俺脚的，要是同一个地方真挨了两炮，这个。。。船长可以喝开水自杀了，也忒悲摧了吧。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-20 11:18
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-19 21:24 编辑 7 r1 b( A1 Y! c8 a8 X* i  [
歪脖柳 发表于 2012-4-19 20:01
  Z4 o1 w) p0 S  T' S" Z# N( x. w大兄弟，俺脚的，要是同一个地方真挨了两炮，这个。。。船长可以喝开水自杀了，也忒悲摧了吧。 ...

4 S. i  A0 r4 K- p; Z8 j( J9 {+ s6 f# Z8 n. L  @. D
哈哈，你还真别说，现在的高级反坦克弹还真都是使用双穿射机制咧。
% V% W$ h. t1 ?2 z这种有个专门的名词叫作"tandem shaped charge"0 @0 Q3 N: H! b* ~" |
; g8 `" x& X. Y! F. f2 I  H

, c6 D* L* h0 H$ z& p3 k8 b
% ^- ~" a5 e% W& q8 g仔细看有前后两个锥形装药的shaped charge呢。这可以有效地对付"reactive armor".$ [+ V. f6 Z# r

5 d$ Q7 c/ @: r而且比较先进的轻型鱼类也真的就是使用tandem shaped charge作为战斗部。船体同一个地方还真的就是需要挨两炮。
/ d# y4 k; q+ {
5 X" j" J- e% u7 y7 \; ^先这样，提前的剧透实在太多了。。。
6 ^+ |% w! r  p* g9 F2 q; O- K
作者: 就爱抬杠    时间: 2012-4-20 15:05
不爱吱声 发表于 2012-4-20 11:18 ! o3 F# w4 k/ C
哈哈，你还真别说，现在的高级反坦克弹还真都是使用双穿射机制咧。 - M. c. l3 F1 ?2 J! E
这种有个专门的名词叫 ...

  H; K4 b! m4 }" x( V推一推走一走
作者: sduivy    时间: 2012-4-21 14:45
歪脖柳 发表于 2012-4-20 10:01   ]3 o  G9 O  I1 _# l
大兄弟，俺脚的，要是同一个地方真挨了两炮，这个。。。船长可以喝开水自杀了，也忒悲摧了吧。 ...

8 a- ~; v* h9 b3 t) a  Q. x哈哈，看到教授说得了吧. u- D7 }" `# n9 R6 R
这就是直觉，天生的
作者: 横渡大江俺老驴    时间: 2012-4-25 11:23
awer 发表于 2012-3-13 23:23 ( S1 h! }' W) Z' g
可以用液体的啊，也可以是硝酸氨这样的，溶到水里浸透进去，烘干之后加热起爆，我比较感兴趣的是爆炸之后 ...
3 e4 `0 a( J/ K
乳化炸药就差不多是这样的。; x  }( [" r7 `! t

7 p9 K  ]* \; y硝酸铵的浓溶液和柴油在乳化剂作用下形成油包水的乳液，看起来像牙膏。这个东西感度极低，任何机械撞击都不会炸，拿乙炔喷枪烧也不炸，甚至一般的雷管都无法起爆，要在起爆药作用下才能有效果。在矿山行业已经大量使用了。
作者: 小剪子    时间: 2012-4-30 10:02
这贴发掘出了不少牛人啊
作者: 北京阿新    时间: 2012-5-19 02:36
已经半个月过去了~~还没有一更~~~
作者: 库布其    时间: 2012-5-19 05:32
就是很想继续看下去。7 [2 l; O  Q5 L  S1 C

3 |' V% ^& V5 u; \/ v: m& Z, a射流，看下来还是动能穿透为主，温度不重要。
2 m, R* \2 q/ T/ f
9 _) ?# L% v" K7 B没有贴空腔上面那层金属皮的时候，是什么东西打穿了下面的板子呢？气体流？有没有贴金属皮和不贴金属皮的直接对比？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-5-19 05:46
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-5-18 15:49 编辑
; a' Y9 x5 |# K- z& W( G
就是很想继续看下去。

* H& ?" c4 V1 ?- p, d& b3 {# a好，我尽快恢复写作。0 \. h! C( O% f# u# J, a

$ ^( }0 W+ @1 Z  K  B5 O
射流，看下来还是动能穿透为主，温度不重要。

0 c' p6 d" p. e6 y1 a# t% K4 f是的，动量，动能穿透/ {' q. h8 i) |& b7 {( i+ a, l
1 ?0 b: m. ^: g
没有贴空腔上面那层金属皮的时候，是什么东西打穿了下面的板子呢？气体流？有没有贴金属皮和不贴金属皮的直接对比？

# f  E& f# E5 Q& w! }是高速气流打穿了板子，虽然气流的密度低，但是速度非常高，因此其动能密度和动量密度都很高，因此可以穿透钢板。如果贴金属皮，密度提高了，就可以穿更深了，密度的作用需要通过流体力学基本方程推算出来，以后会讲到。贴金属皮和不贴金属皮对比以后一定会给出来，那是金属射流的关键。
作者: sduivy    时间: 2012-5-19 09:54
不爱吱声 发表于 2012-5-19 05:46 & e7 u, ~) r; \, `$ U, }. C  ]
好，我尽快恢复写作。

$ C/ d: W/ a* \6 `8 ^哈，搬个板凳，准备听课
作者: 一身轻松    时间: 2012-8-23 23:59
赫然 发表于 2012-3-2 01:57
2 D! d. h' \, Z1 _! l, X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 ...

# f$ x$ I% E, |4 K# D8 Z* \7 T- N液体是冲击波的良好传导媒介, 因为液体不能压缩, 吸能效果极为有限, 甚至反而导致能量更加集中
作者: xueyuan    时间: 2012-11-1 20:48
这坑真的好深！好深！后面的请绕行！
作者: 海阔    时间: 2012-11-5 18:52
路过，顺便科普一下自己
作者: 不爱吱声    时间: 2012-11-7 04:32
xueyuan 发表于 2012-11-1 06:48 . g& L: J: ]. x+ M" U
这坑真的好深！好深！后面的请绕行！

  `: n, z* f2 X0 z2 U* v这里填了一点土:
& o/ F( j9 g" [- ?; l8 I8 Z# x% x2 \- C! q
[趣味力学] 空腔聚能与金属射流(一)4 R6 U0 s' t8 v7 _! C3 h4 b
http://www.aswetalk.org/bbs/foru ... 11835&fromuid=4, H0 M3 f* ?2 y9 O9 x$ W/ p+ u6 D9 ^/ s
作者: 雨落田园    时间: 2013-2-22 16:54
楼主威武！
作者: 的名    时间: 2013-2-22 23:11
这个坑可真是够深的。
作者: qiutian    时间: 2013-3-3 00:25
好吧,谁能把我从坑里拉出去?
作者: liuqing098    时间: 2013-3-3 21:51
真可谓,不炸不知道,世界真奇妙!0 E" p9 t! w% Q6 T  k) x
哈哈，这句真好！干一行爱一行！
作者: 横渡大江俺老驴    时间: 2013-6-21 16:56
哈哈，研究生时候接私活干乳化炸药，看过《爆炸动力学》，一字之差，差之千里啊。
作者: 不爱吱声    时间: 2013-6-21 21:55
横渡大江俺老驴 发表于 2013-6-21 02:56 + Z6 E4 {& n4 m: ?
哈哈，研究生时候接私活干乳化炸药，看过《爆炸动力学》，一字之差，差之千里啊。 ...
3 P* d3 I4 s" g" m  Q: x
没有千里阿，我这里说的爆炸力学包括爆炸动力学阿
作者: 一身轻松    时间: 2013-6-21 22:31
不爱吱声 发表于 2013-6-21 21:55
+ I5 F1 v, o2 u没有千里阿，我这里说的爆炸力学包括爆炸动力学阿

  R& U5 o% l3 r7 o* |. N; ~请速填坑
作者: 横渡大江俺老驴    时间: 2013-6-22 15:21
不爱吱声 发表于 2013-6-21 21:55
1 x2 ^9 Y4 D# N  M4 u没有千里阿，我这里说的爆炸力学包括爆炸动力学阿
9 e7 U/ X# N; M! k- P
既然都给钓鱼钓出来了，那就赶快把坑给填了吧  x" C6 F6 j  K1 U9 k
' n" {* F6 D+ Z# H6 P/ I- D% ]6 o
咱那个当年是搞乳化炸药的乳化剂，以及乳化工艺对炸药性能的影响，基本上全是化学的东西，跟燃烧动力学比较接近，都是自由基反应，只是链传递是指数式的
作者: qiutian    时间: 2013-6-23 15:59
难道要做千年深坑? 比老萨的挖坑本领强多了:)
作者: 橡树村    时间: 2014-11-10 23:57
不爱吱声 发表于 2013-6-21 21:55
3 y" q5 G8 X2 y2 @4 |5 j没有千里阿，我这里说的爆炸力学包括爆炸动力学阿

+ p2 r# j0 {% o+ h0 k9 q' z) J既然有人自己想起来这里还有个坑，那就催一下
作者: 龙血树    时间: 2014-11-11 02:36
学习了，破坏的科学与美学。
作者: huma    时间: 2014-11-11 07:37
不爱吱声 发表于 2012-2-29 20:13
1 ^! l: G! R- S. T( C; T0 O- O' F可以对船装甲进行结构优化,充分利用材料的性能,最大可能抵抗冲击力.
; o7 {6 H1 E3 S' h# H6 C; j  a, M" l5 i
问题是你知道他炸那啊, 整体优化要增加结构重量的
作者: 不爱吱声    时间: 2014-11-11 07:50
huma 发表于 2014-11-10 17:37
' N8 k* H! Y6 u# S问题是你知道他炸那啊, 整体优化要增加结构重量的
" f5 w4 ^" V$ p; R/ B
优化的前提是质量不变，主要是结构优化，回帖中有讨论
作者: huma    时间: 2014-11-11 09:16
本帖最后由 huma 于 2014-11-11 09:18 编辑
; ]; x7 u9 S: R6 q8 G" d- ^* O
不爱吱声 发表于 2014-11-11 07:502 m" _, I5 I7 P; e; ?) z
优化的前提是质量不变，主要是结构优化，回帖中有讨论

9 O  O8 w: f$ B* U: x6 W  M& Q" x, v$ p" a, p
看贴不仔细, 送花一朵。千万别翻过来打。
作者: 齐的隆冬强    时间: 2014-11-11 11:42
不知道不爱有没有研究过水下爆炸的内容，以前因为工作的原因接触过一点，后来搞不定，就外包出去了



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