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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   i9 e7 x' G% Y0 {: e+ d
    不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    3 i+ }* f! {' J4 O; B, K
    主要是看不上。
    ) m7 Z. J) l; y; J- r4 x' P# C( B$ H/ D
    不爱搞的比枪厉害太多了。
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    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   X9 I# {0 x) T" C7 O4 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。

    $ n! l+ N" z2 h; e1 J5 a. B- n  I% Z/ w& u  O1 m2 H1 v
    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.
      E( M& V& _, b. s1 d; _" r
    2 Z. S7 M) ]8 M5 t; E- D2 n. a+ Y* p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 7 E' B2 c* h+ l' f- P! W
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    / P4 `0 N) b) |. t, S- F( I% Z% L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 - a$ ~/ o6 U1 d7 C. S& m! u* t
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
    4 Q) \1 I' X5 ^  V3 I9 P: i
    不是甲板,是船体面板.
    # E, ^$ P, S" @, r( z, H4 @4 v# |$ X, A  p' C2 {. K* @
    设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.3 J  H  n+ V6 `8 h5 X' d7 j

    * Y/ M, y; X& X* J& k# L% U- x5 H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.
    , f; J. M7 A" v2 ~% q8 W( {, q: F0 H( R
    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.' r, Y0 ?9 H& G. W! }2 }4 P+ _* D
    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.
    + v3 e9 R! \, l6 i$ Z
    ) M$ B$ e0 U- 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.
    4 y# L# Y! ~  k6 |+ A/ s% 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.- S$ }/ M' z, c9 T, R' n

    - _% @4 k$ O: I% P1 _1 W& m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
    5 R" N4 ?( N# Z2 n7 H, v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 ...
    7 p% ^9 H1 |) q" c0 @
    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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    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
    : h: B) ~8 {4 X. s$ ^8 l! ^你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    % v7 r$ R) _( {5 [$ ?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/ r9 x" H) l- e
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02 % h; Z' ]. S3 l! a! 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。 ...

    & I. F& b- g2 S+ j0 b; `& B$ x3 U4 S4 R4 W+ a' Y2 }
    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
    3 s* a( s+ n9 ?8 z( _/ R) ~4 g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 ...
    8 K* w( o; W% G9 g3 q) F* j# q& y
    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)。
    # G: I( u" Z7 }* I$ U$ [" K1 i) Q  f4 X; m7 k- e; G$ g
    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
    ' t( S, M8 Q' X# i* W  }
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57
    5 ]. E. S8 z3 Q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 ...

    + r$ \6 o# a. U: ]8 A# q* Q0 [# V. L  ]% s: s" ]5 U$ j0 Z
    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。% k# H/ C) A9 k) w/ d" a$ O

    2 O, J5 R( _3 }$ ]! J4 N+ d" g; Y4 _; ^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。
    ' G  c* }: O! k8 ~4 T
    + Z4 \$ _) d1 t4 J9 N7 {2 B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
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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
    & p: r; ^  i& w+ z3 C( u
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 " m# C% [0 J4 T# `, 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 ...
    - R2 p, k% y+ v" e0 d2 d
    ) l/ E3 H' K1 Y$ P
    这个设想是这样的。) i: A# a; d7 m  a
    7 e; q/ q' G/ n- 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?
    6 C# L8 u. G. i4 `
    4 E7 H3 e  x  U5 T2 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。
    9 m+ ^7 ?* e2 k" B% {7 Q
    # Z8 n' {" j, W7 w% [; L# x* E- Q. b# ^' M2 K

    + y8 E% ~' D. y
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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
    ' P  {5 E  E7 g0 [/ \这个设想是这样的。) _& L. U; @7 I, e; b9 h) l  Z; Z* h
    # [2 V% y: ]. ~$ L
    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 ...
    7 s* t& v8 \0 T5 }

    ; S6 }. i7 w5 U5 A; v6 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。2 s  K! q7 `( r. m8 A- i+ S

    4 }# w4 [' d$ c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。
    0 P' x# h  _7 X5 B( ^$ A/ }( A. n: o  O( R( c
    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
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    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 1 p8 G, W4 ~& Q# j& 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 ...

    6 e4 c* E, j$ }* O' \; N9 ?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。3 E6 ~8 Z( I$ R4 r0 e
      _; P5 k# b) Z& ]* ]9 f0 e6 E* }
    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 , y/ f& _: Z) O: ~
    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 ...

    : o& f" O( a+ {, SSolidwork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
    % [+ p2 O9 Z+ t5 WSolidwork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

    0 ]+ `4 r: N- O: h4 X4 F+ y只是看了看应力。4 W1 v# H3 \$ [4 k! f# Y9 h) }
    8 z' H5 E& c  @! h" E
    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
      a$ a. Z: H) o1 ^  w这个设想是这样的。# K% o# u4 f1 ~4 r! d( w( v  J4 }
    ( ^( Y$ S7 P: C& K0 F
    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  n: X# c# `
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 - W# `1 U( [8 x9 i7 V) x1 Y

      t# K* W4 i2 Q' z$ M; _4 T" x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。。。 ! Y& _7 ~8 A' L% L/ [. g
    3 f$ w. A- @7 R
    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。。。
    ' z" a9 k' ]9 N. I$ n1 e* S- e" T/ H) O
    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。。。
    * [5 e9 n1 O" z' r
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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   R* z, P! m% F
    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。。
    / ]5 v" N; Y5 w9 k8 U! D  }5 a

    3 Q2 R& O6 U0 }麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    0 `% }, R8 H! d. M: J* T6 `0 v3 u. ]9 n' ^$ x1 @. B
    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.% P7 u: B* g0 I* e0 W* [
    4 k/ n2 g& h3 b0 |
    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 u. f- o! R! X4 I7 w9 f& G9 B) {, D" i- e' }
    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...
    7 ]$ C' y9 A9 `% B& q6 e; f
    ' U$ t6 i( g7 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。。。

    & k* g9 K  U$ G7 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.
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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
    / |1 t" ?- R1 M$ m麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    % `" |* C& J# x/ \! j7 s
    ' }3 A2 V7 |" p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 ...
    7 t7 d$ U" ^/ H/ q
    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
    2025-5-22 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
    + T8 W4 A, v7 N* ?% l$ m5 j+ z6 _: j合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    9 @( ?- R$ v& ]* g0 t
    + z% r' B- Z: H/ @2 l5 p4 i, n因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...
    , W% E# z, ^2 Q. G  E$ y( q
    居然讽刺俺!!!
    " ^5 F- W+ b2 |- C% L( }
    * T+ U4 q6 t2 O) E3 `% a你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。
    3 @2 }$ _  a4 U5 J2 V0 M0 r6 @, [1 I% Y1 T  c
    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。' T) j3 z$ G6 b. ]

    8 i! T6 e& G- n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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