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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
    21 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
    / W% k, y% c+ x; N, d: }( a6 o5 h不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?

    9 ?2 j* o# M& _. M9 H" j# d主要是看不上。) Z. b% V2 a/ J  \
    , V3 B5 T1 _1 i7 m8 e
    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 ; O3 r/ w7 k8 _5 d, j
    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。
    $ E4 i: O2 q! q: }% H! ~9 x% {6 t
    % p6 q" K$ Y- _
    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.
    1 s, E+ h7 C  Y# \5 E. A, N
    # A, c3 z! f+ n' X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
    # f% N9 ^4 X! z( y你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    & c1 v$ J5 C: ?3 |) Y  ~; e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 5 d* r& a' E/ ]+ u5 Z4 H
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~

    ' Z+ P% H+ V# m不是甲板,是船体面板.! X, @7 b4 ?8 ~8 K& r

    ( y" k& g5 T1 S9 v设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.
    + t  v6 W! i7 p
    2 t8 W- z2 z, ^( t4 H# `7 D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.
    5 v% s4 D0 L4 f+ O
    , _& K- y8 E2 r, m0 e& p1,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.
    ) d9 g' J- k4 K5 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.
    2 i* D+ e! c8 x
    : K$ j7 f+ v. v3 q% }; D4 ?2.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.  M" H+ i' w3 T5 j. Z4 G8 M
    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 q! v: I! p$ N( c5 T
    : Z3 ]5 N/ D' ~! @) p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
    + B  J: `, E8 B9 D5 ]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 ...

    ) ]: U% G5 B: T- v8 ~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
  • TA的每日心情
    擦汗
    21 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
    ! ^, s/ ~0 n* j6 A  m3 `- d) c你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    8 L! y) d2 ^8 L) f5 Q- d$ \
    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 1 g4 q7 b1 T7 Z7 i6 J) Y& K
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02 . L9 g5 j, }2 I* K" O+ Q( Z6 B' 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。 ...
    7 n5 L* t2 @$ ?" Z) w5 J% P+ j

    1 Z+ C0 O6 ?2 o8 \' \+ ^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
    21 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
    & L: b! ~- k( a* X1 w# 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 ...

    , t# s$ Z! X4 F0 |% m* f' I3 h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)。
    7 d+ I4 o4 {5 x# Q! ]
    ' U5 D/ {$ [4 a4 i" @+ ]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 ]+ S) V' W, J: Z
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 $ [6 b! a8 z, x4 N( 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 ...

    ; J6 }7 P' R1 e5 x) c- c1 g, |6 {
    - C) u; ^' f5 J/ ~) `" F* L, B: M: J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。
    + l4 i0 `  r+ w2 V  M
    . ]* j. h/ j6 }$ _0 X) ]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( c* Q4 H6 d6 q2 N
    * P8 E0 k6 l& T5 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
    21 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
    0 h! s) m. @) |2 Y) P# C: [
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
    2 |  s- M5 |+ H$ E( 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 ...
    , l* L' ^" o) \9 V

    : _8 E$ P- ]& L6 ^6 Q" q这个设想是这样的。) g: E' h- o/ Z; b9 W/ P1 C$ x

    3 ^8 x% m1 h2 j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?
    * G5 o- H* x- U2 ~( ^7 E! Y. X
    % Y2 k' P! N! V; w6 K2 @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 U( I9 E" g* t; u

    ' T& M. @& }, V* \+ ^# {
    " }: X* S  y) U6 \! J9 ~) m( p6 B7 h7 `% n
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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
    9 n; E8 ^# U- c; C这个设想是这样的。) E) U4 s# n& x: j

    ; i2 H- I( _9 O* ^. n6 x# }. M- 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 ...

    + t2 s7 c' t6 D; ]
    ( m1 q8 T; @# k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。
    / I: ^* O. V, l, g& u6 s3 p3 o& N9 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。
    " ^2 H% k! {4 y$ |2 Z4 k( n4 B2 q+ a
    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
    21 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
    % Q: L! `# I1 x' O$ K! [8 X7 ~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 ...
    1 p, n' |8 c) X2 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。
    ! B1 N9 ^2 q! T4 Z
    9 \& H! j8 J# g0 `, L9 v- V, n  F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。
  • TA的每日心情
    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 1 L4 `$ y% R" T& Q
    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 B& s& S  ~& Q8 g2 ~
    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
    21 小时前
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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   @7 Q* `+ ?% H. C/ ?1 A" Q4 B7 m
    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
    ' X0 Z8 N$ q* i5 h
    只是看了看应力。) R) M2 l% H( f

    # ~- L, T- X5 }# `) [9 a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 8 v* o/ q. z+ T" r  k  G
    这个设想是这样的。! l) ~3 B3 ]* d. Q$ {
    6 w; S) W8 B9 z) ?% 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 ...

    ; o, A5 n8 w3 A( b- [: \合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
      J0 E% w7 f  ^: ~1 G: U3 F9 z+ x
    , ?& V! o- w( Q" ~) J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! F  {: A

    % l. U& h, j( s2 X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。。。
    ; I" ]! w& F) h" m, t" m# V3 |) c' P% s0 E7 a3 Q/ 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。。。
    ' w' o6 L* Q0 P" q/ r- ^, y0 k4 k
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    奋斗
    2022-2-8 01:13
  • 签到天数: 171 天

    [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
    ' n, p" j1 c1 n9 H. s+ 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。。
    * F3 u. c2 q  c1 k/ K* `" V" H
    9 V- A' k" \3 m
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性7 i3 b- [, K8 Q8 c7 q. [
    ! L( S  c/ A# l8 T, X% ^3 X' O
    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.
    2 m; }9 F1 t- |! v8 o4 M0 |1 `/ A* N$ }2 s
    而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...
    ; \6 B8 p. m; J1 h  `# E8 v9 _4 Y3 c- @  l9 J
    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...0 j5 a" t: m8 s! Q$ Z! U

    " Q: y/ [+ ]; Q; d$ O& d. 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。。。

    # E7 \' d. n# H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.
  • TA的每日心情
    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
    9 e& z" @( h3 L. ~麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    3 E: @+ b5 x+ P  ?
    & F/ D( D2 }! K8 F3 W3 E* d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 ...
    " I3 i6 M: T3 ]: O8 ^1 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。。。
  • TA的每日心情
    擦汗
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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 ' U  Y; ^- @  O+ M: L
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    3 G2 q+ D0 r) B) ]
    + }/ T. o$ [% @) ^: W, K$ }因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...

    ! C. J, \- |3 E5 V  f1 u居然讽刺俺!!!
    + @) Q% C0 q3 w0 ^( a6 M3 o
    2 p- k, I3 H; M- W6 p你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。
    # V: ?: o9 F2 |. T& ^, u
    , G1 _# \% _$ g; `4 D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。
    ; ^0 D2 R0 N0 a. p5 R2 O5 [
    / _) G5 N: v+ T7 e7 t* 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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