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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 % v% _  H* l3 y9 x8 t) d. w
    不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    9 o* T! p: V: {: M
    主要是看不上。/ b$ i5 K" }6 i6 l( r1 w" J& e
    ) M' t; o! i4 }, F, V3 L0 h
    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 1 {/ d0 ?+ o$ R6 S  }# N
    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。
    8 Y; D6 I6 `2 O! b4 V; @4 P
    & _( {6 A/ D  ]2 V* w, o7 i
    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., N% g7 a% M4 l4 A' y6 J
    " Z4 r& Z6 i8 s- ?- Y+ |
    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 9 f& D0 \4 H3 k7 M
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    # e/ w* p! O8 h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
    5 u/ _$ [1 A8 H1 w, K. w; x这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~

    6 J, @" c; j# j/ u: ?不是甲板,是船体面板.
    ' G2 s: O5 o+ q; v+ s$ ]; U- a6 U/ ]' e& C* W! i/ @3 A* Z
    设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.$ R# w5 A/ ]0 d/ g  A- f) y

    ! a0 l; }/ A- ]& i. ]3 A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( r  Q) o9 Q4 M  y$ a
    9 w& J$ e8 J' [
    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.& F! N& y  V$ s* D% W9 v6 @' m
    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.
    " {' |: x/ Z: q3 i$ Q6 @% ?9 ~
    " \1 W: v, v3 z( ^' v2.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.  ]& E9 N1 W& x  z: B0 S# b$ k- x* w
    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.7 x8 X' T2 t$ R* h# a

    5 }# o7 c/ \/ @! B% f% ]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 0 p1 f+ `' t' t3 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 ...
    ) n* ?+ C  C0 M" m& R5 e9 v
    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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    2025-5-22 23:34
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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 H0 _/ G- z; Z6 X
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    ; t# B5 Q8 ^& q; i4 j+ 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。
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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 % W* G) _6 d- A8 k8 C9 v2 h1 o1 p/ `
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    ; ]- [/ w. a: v2 k. ~( c/ g" |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。 ...

    * p2 w$ f" ]0 B9 L- {+ A7 u. O
    6 e/ U+ M+ \5 o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
    & o! ]7 @$ P. K4 Y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 ...

    5 l0 g, o2 L& O! 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)。
    ' j6 _% q7 |. {! y$ H- x$ S
    " ^7 U4 E( |7 b( ]8 a6 D0 r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
    $ R& I$ d( }! O/ ^/ o* M
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57
    + d" p) ?3 m+ D+ n' K# f2 Z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 ...

    $ \7 o/ A$ O, T. Z; {" T4 j
    6 d9 k4 B: q) o! l6 f% 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。
      h) E2 `& q4 J; @4 N0 J) B/ P% s- v! q3 |. i3 @
    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。3 ^) w( S; x4 G0 r3 H+ z

    3 i& M. ~1 l. A5 \; X3 M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
    2025-5-22 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
    $ d9 [: q' k" M' ]5 T& {
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 4 O' v1 L8 t" E3 E  b
    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 ...

    - y8 |: b4 A. B% i1 n+ N+ k: H3 \% z- q! D% l( s( r$ {' n
    这个设想是这样的。
    / D0 u0 I( I5 W* ^/ V2 p% j" i$ m1 v, d' T3 ]- [0 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? % f" J* B7 u/ Y6 S+ n
    & t+ p# R1 O6 |
    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。
    8 E8 ?7 M1 I  k9 e6 }0 r
    3 p5 Q) _& o2 O, ^) ^: d0 M2 F
    ' {- u+ c$ j* a. c0 [% B. L( @# n& z4 R: l+ X7 n6 i
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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 : C* d  p% n' X5 h, ~4 v
    这个设想是这样的。% j( U* w7 G  \0 v; H9 y# p

    % T9 `" m9 `, c0 \8 Z- 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 ...

    8 M: A0 Z  i5 x# Q( ]. N; |" P
    5 K' w" v- ~5 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。% q! v1 g8 B4 D1 c
    4 K7 A/ I# {% c4 v% Y' L! k
    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。
    , e7 Z- S, p$ d4 c: m# I0 j" W
    : ]# g+ d" b/ G& X8 h" W4 }. n. 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。
  • TA的每日心情
    擦汗
    2025-5-22 23:34
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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
      l3 Y% K& `% j8 j  ?( O6 s6 C0 o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 ...

    6 s% ]# T3 U% g6 q2 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。/ f+ K) e  a2 {; d; u! [6 s4 _

    1 [# Z, H$ I! G! a! s8 n  t! H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
    7 A/ O% c. Q9 L, 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 ...

    $ [; l$ q( ]3 N6 I# [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
    2025-5-22 23:34
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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
    ( T" g& V6 o/ ^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
    8 N5 G! @" _. c
    只是看了看应力。; W: F/ j" r" B) A! l3 z
      e$ x7 I2 u/ z
    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 , |1 i' p1 ~5 j9 }) i0 J
    这个设想是这样的。
    " B, \! T+ {& E. t4 \4 T- j2 j/ H' a/ F$ T5 \$ G( Q9 U5 {7 ^  k1 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 ...
    ( r8 \* S. W+ L7 n; `2 X1 b- x$ h8 A- F/ n
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    9 }  M- f5 U% ?, |. g6 T& [
    ' ^# l; v2 e% [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。。。
    * n% I+ U* f$ {
    : F9 M9 Q; a; }) D+ 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。。。
    % m' F! y2 _+ q! O8 {, H! b
    & ?& f. W4 ~; n5 [# N" B, K  {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。。。
    0 ]* Q/ {. N( H2 W, [" q, D3 j
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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
    5 E! C" f5 G& d8 }
    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。。
    - k6 B; R( y0 t+ h9 M6 z

    # B# Z) x# Q( e9 {1 b  G麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性* N* @3 h0 T1 k" N. _! O
    ' y) T+ S) y% c7 w& U: m6 m" O$ 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.
    # U4 G, |7 X3 [- S4 @9 q" v+ F) z, q& h8 a' v' V6 ]- 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...
    1 l) ^8 J" |* p% B  w: R5 N% U
    4 p# [3 m" g' v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...
    , B9 G, R. D( j+ V$ p' C
    ; b% w) A/ d! Q  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。。。

    ( Q3 f3 |; L8 M6 U; P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
  • 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
    + @6 r7 w/ k2 I* O* H麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    ; `$ Y" M1 N- }5 }/ J5 ^% C" H" G: 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 ...

    & C) ?5 ~( A3 A0 H& s* c- L" h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
    2025-5-22 23:34
  • 签到天数: 3170 天

    [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 " s, N" `4 W% B7 k- O8 F
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    / f# i6 M  _7 H  `5 u( ?2 Z5 ?' O* [. p, d' m
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...
    2 ]3 h( f( z6 k0 ~$ |% }4 j
    居然讽刺俺!!!
    ; Q! I$ T, x+ }3 e) ]5 F- @
    2 N, s; z& Z# f* k3 K1 `2 |你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。
    & E" [$ \- R' w3 L+ r% |7 ^/ M9 b4 |8 U
    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。
    $ H+ Z( B9 f3 C  C# Y
    3 J, Q; V5 y- @8 B* H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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