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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
    20 小时前
  • 签到天数: 3130 天

    [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
    & S5 R: }% Y. x不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?

    0 }& p2 d' y& x+ {$ l  D$ ]: F主要是看不上。. ?7 j0 t) _7 U7 A3 T" S

    2 W, F1 Z# E3 I/ A2 o7 R  T  }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 3 p+ F5 ?% O' t
    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 [' `+ S2 y6 F& l
    ; E2 ]. U" N0 @; d3 F4 Y* R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.
    % L: C- \& b0 k0 Z9 F8 ^. G0 X5 V9 g; |; f: v
    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 " l& Y  V4 t! [) A
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    + Y. X0 @% U8 L  ?9 H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
    1 N* U  }, ?3 i这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
    . e% `6 ]% \( j+ `' h
    不是甲板,是船体面板.
    1 `, Y) J" K% o" G; H7 k- p5 G
    设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.3 L# L6 Y5 y; [6 D+ Y4 I; q8 \
    ( h9 G! i4 e$ G* D% L' K5 M3 e
    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.
    / `8 X9 F$ b; C7 S! }/ \0 y3 d3 b; U& {5 G, l6 ]
    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.
    ) f6 M5 D& w! J$ r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.
    ( n8 q8 z+ J2 T+ w- d+ c5 d3 Z
    + R, F" `5 b# q8 a- l2.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.
    - x! D+ K5 t8 b6 N* c1 S% t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.# l0 }' ^6 [( V

    ( j6 }. U: b) r) h8 ^0 ~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 ; Y5 i! x" g7 `& b; c" l! H. X+ x  ^4 p
    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 ...
    $ l  f9 Y7 ^) u
    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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    20 小时前
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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 * C! }. ^2 d+ q8 F) J5 _) c& E
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    4 K4 Q: k& H5 w3 }
    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 : g3 v, T2 R: t
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02 3 \0 r9 I, U  E! Q6 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。 ...
    . \6 z# {8 n0 q  |

    - f) H5 u- g; s6 {, E' d. Q- Q# u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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    20 小时前
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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 [" C& D- N4 U) p* H& ^9 p6 T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 ...

    0 Z" E. P+ k9 _2 w) y% X. p# 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(这方面的问题可能极大)。# r7 W' L5 I9 e3 q4 Z3 T

    7 `# c2 o6 |4 a/ `$ M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
    9 I) I) `+ J" x' y" q3 g3 B
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 4 l; K1 Z) H; X- J, y3 |. r' c5 R
    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 ...

    ' T; Y0 D! V  R! X2 p; ^1 [8 ~$ C* 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。5 g5 w6 \  c/ ^" L  R
    8 j9 m( ]* b" Q- p: \7 I
    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。' i( q" Y. W4 c, }+ ^) X# w

    & a7 G4 x5 b2 l1 E5 x) W3 {1 n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
    20 小时前
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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 3 I/ K3 Y2 S8 m- O. @
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
    $ X$ }1 g9 U0 `+ p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 ...

    ! k1 U5 Z. O* j1 G, t6 `
    ) h* @& O- ?& Y% ]$ J这个设想是这样的。
    1 D6 u' {- r& g$ K
    9 N% F4 l: `8 q. e+ R% T: 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? . X9 ]: m( k, c! t

    ; C& v1 V0 M9 O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。
    6 {7 e% w. q# j
    . u& q: {* t) ~4 M& G3 _! }/ ^! N8 e  h0 S5 U: _
    , b( ]3 A$ C2 |# d; o
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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 $ L/ B, @5 n, H9 s% K7 B
    这个设想是这样的。
    ; h  k8 C% h5 F) y5 ~5 B# Y" M! I# U1 F/ i
    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 ...

    % p8 Y* N9 J. U4 D8 M+ }( n: ^
    # ?. `% \' C; F0 F$ @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。
    9 A% }3 A- a1 }3 P% s; C1 Z, ]
    " I6 b, e1 Q1 ~2 @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。4 a/ ]2 V. X2 `8 Y) \; C( B3 }

    ( _- G9 C  q/ m) m8 @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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    20 小时前
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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
    . `9 ?& W1 n( |- J" Y+ W& 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 ...

    , U# E$ u9 t& P/ a" d3 V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。
    6 R$ v# H; A/ O% a& W" p2 f& f6 T
    $ M, _9 G6 {% b% ]0 Z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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    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
    - @2 c' S4 _+ N/ k& i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# a/ u' C+ m$ k" _7 h8 {$ NSolidwork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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    [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
    1 K1 [+ g, v7 R8 r( u0 ?. n/ }. m. TSolidwork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

    : w4 p9 [* T8 S% t! q只是看了看应力。) X# y4 x# Q* w5 @  ?3 P# v

    & `: f  h) D; J9 [& D( A. 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 : k0 q6 Q" T; y
    这个设想是这样的。2 `* G& J6 S9 h5 ]% r" M& {3 L  D5 _
    * O3 @3 i4 h+ |& 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 ...
    % C) O) p3 |; w; ]
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 6 N$ f- o: e* e( E6 t  d) a" q
    : N4 l% g% A+ c$ f; Y
    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。。。 , U8 J. Y- ^; K' R. J

    / c' ~6 m# |" Q! t/ V" g1 i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 [# ^, |2 Z1 k6 D
    5 d6 g5 H/ z! j  c& q! S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。。。 & M" p& V+ b% E% A& _8 @- J
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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 1 U9 c: d- M: d3 H
    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。。
    1 m# F  v1 T9 M! ^& v/ D: V! m" A

    / R$ T- T$ e' u; H% W麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    . w- L: j4 t3 i' f! @% y( \* Z  E. @# a; b" f% y- y# ]
    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.9 S6 L8 Z1 m7 D) K1 V# |

    1 p* y$ j5 B+ f+ D3 V( O而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...8 e+ q: c* I4 i7 C% i5 v9 e

    ; q+ H; Y( u+ ~; Q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...
    ( M- h/ B$ ^" a
    1 p7 k$ {- ]+ W- H" `
    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。。。

    & z) y- h. f; @6 N# E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
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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 3 ^# w) t) P* d. F8 m
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    ) z; H- M) ^* e& B
    5 c% m$ ^& l7 x) E/ Q' r% 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 ...
    : `/ o% G, S7 b& o
    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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    40#
    发表于 2012-3-2 13:22:12 | 只看该作者
    MacArthur 发表于 2012-3-1 23:51
    0 Z( j' t$ Q: w: ]合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 3 k8 N' f  J* w2 D

    3 H3 s6 h5 n' A% ^因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...

    8 h9 w* L, ]3 ?* I7 m; a8 Q居然讽刺俺!!!3 l7 M: p8 m  p: F/ G% n  g8 T
    - k  m/ F! K8 y- @! }/ v$ d3 k
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。2 v& B# u) \* Q# T) e! _6 Z% u8 p' q

    ) [1 q; [/ r( f  _; s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。* C! A; Z; W2 |! e9 x) l/ q

    0 A" A/ {9 Y$ Q/ U) 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。

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