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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
    10 小时前
  • 签到天数: 3151 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
    0 }  b: f7 ?6 C; j  Y不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?

    $ p/ q  p* L0 Y5 S: {* ~主要是看不上。3 D0 o: O7 X' q8 P4 j. n

    6 u, {+ t* k' p' v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
    : s( `4 X' x% Z, a+ E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。
    # s6 Q' W! m& M% S$ ^

    4 G) f4 ^. K% q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.
    ) f! |% _; l- m7 c8 s6 B6 \; v0 ?4 Q  h1 O' B- _# `$ T) |
    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 . }9 ], k2 M9 V; m. @5 Q& [
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    ! i' E, A! L) @3 B, _- Q/ r
    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
    0 m& L0 I2 j5 P, R9 b* Y7 P这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~

    * `; F9 w- }* l6 M- t不是甲板,是船体面板.
    $ y, [. k+ m9 O4 L! R3 |! a# w1 \- b/ o$ J0 h
    设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.: y9 o: X9 V+ A! a& b5 j8 l

    # S9 z* L% N+ s9 H9 l6 ]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." J! Z6 y4 R/ @+ Q
    6 z) |0 O: a  [1 H( H
    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.: |( M6 {9 [" y! c0 c* f+ n5 I
    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.
    8 C6 |& O+ L) [* t6 [, y
    $ ~9 d: q. M8 U+ U, C6 y& 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.
    7 L& a3 i. z# \+ \, X% 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.6 F' ^$ H: `& V* C6 [
    ) O( K! a5 y% q/ w3 R7 }! I
    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
    ( p. h5 Q/ V! V: E; }/ o" [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 ...

    0 O, Z) H# k1 }+ S3 |, F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
    10 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
    + k& \3 F6 g# b4 c! c你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    ; G- ?( B2 c) C; f
    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。
  • TA的每日心情
    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
    : Z% _% [& e  d5 m& c! L
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    6 g. [) Z; R% _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。 ...
    0 R! q& A+ V" [* ]% t( H4 v7 v8 A9 o
    # ~* c) B5 K8 h# O6 \7 x
    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
  • TA的每日心情
    擦汗
    10 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 1 D9 v7 _8 \3 n7 Q( ^+ r7 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 ...
    7 e3 z" S+ j5 j& {
    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)。
    8 u1 C5 Y# t8 L9 Y
    2 @1 Q! @; H- n& H至于能量吸收率,单位体积下的情况如何呢?
  • TA的每日心情
    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
    5 o# n$ L& {0 U$ M, J& d
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57
    ' |# Y% ^# K* L/ T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 ...
    % K+ _: L- r  G; o
    ' I3 o0 ~. _  ?. [8 M  |# D6 I
    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。
    0 h3 ]3 s6 l+ _! d& C
    . u! }0 m7 z/ v! h9 \0 @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。
    5 k1 j4 X1 u5 E: t7 E0 ^9 Y) G8 t
    ' c" K# [6 O6 s0 h! Q, x; L# t; f) T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
    擦汗
    10 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
    ( i$ w% i2 T/ \. @
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
    1 V; P7 \' A( v, ^1 _5 V8 x8 m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 ...
    ! g* ]% T; K0 u; ^2 ?5 _1 D
    8 B8 G0 d" V) P$ Q5 |5 i, c. A; d; K
    这个设想是这样的。
    / d- k% S* x( i1 |% w4 P
    " B4 B9 d; o/ A2 s: ]- 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?
    ! {. K; E' A" M' Y7 W' [
    7 p" Z* ~- C6 R, F0 L9 @# u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。
    % q/ Z1 ?( V: i' M
    " v+ m3 C) G6 e) E0 }! @9 x7 U4 p9 ]% `& }$ b  A# ]8 h
    % _6 e9 b, _; q5 P6 Y- p
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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 * B) W; ^) Y3 z6 e
    这个设想是这样的。
    4 X) \1 t* a2 Q& [7 U9 n
    & ?, m. ^. ]" ]9 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 ...

    7 i' p+ U$ @7 T1 S7 I. O
    ; j* H+ J4 |2 E; A1 q. g# y+ A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。  t! w( R; v. X5 m! l; |3 d
    6 K' x& C4 U" w4 @
    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 n& \1 w+ ?+ z2 V. N) `) J" J: X* Z" K, S  Z' n/ b+ M
    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
    10 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
    # O& K! \1 Q9 H+ D3 H8 ^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 ...
    & k$ Q5 c% j) n" 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。; e/ _/ d& g/ n8 H! G) ~' G; X7 E

    6 }8 Y$ Y/ P8 |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   e8 o$ B9 [. Y9 C
    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 ...
    0 U- {2 b: n- v+ C  O/ Z" _
    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
    10 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 . |, ?9 ?% _3 ?7 ^* U
    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

    " k% N3 U& u+ |- k* n* [0 J* U只是看了看应力。
    # V- c, c( V/ e+ _( n; C
    ! B5 F! _3 o# @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 - b) ^$ H, b) T1 ~' W9 J6 S* d
    这个设想是这样的。
    9 x: A- o  I, q/ M9 ?4 t8 }% z* }  n4 B# H( ~
    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 ...

    ! A4 E) |6 g9 ]$ k# ^# S0 e( I合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    # @8 l" B, O3 v; W5 f2 m% ^2 H; q* N* D
    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。。。
    8 [9 U/ _- \" o3 ^* d  e2 U6 i3 n# V7 O- l0 a* Q
    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。。。
    ) B# {- J% z* f; [/ C$ [+ N3 \2 f1 _/ l1 s. M9 U+ |4 Q* i7 i
    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。。。 " ^# ^3 ~6 J: g
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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 & C: M- Z, H  M  X9 V; p6 t* 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。。

    * H7 f: B/ f( K# |" I5 j/ R) G1 s4 U
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性/ k5 x, S% u4 C  h( O3 W$ @

    + T% G8 }, N2 S9 d: V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.
    ; m2 t/ q! Y; d; i4 h6 |, q
    9 N% X, a$ C7 m' Q# C; V, h0 R6 }而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation..., Q' A' H& [& R6 a$ N, M/ S8 d+ z2 e

    / n" ^: {) S# ]# a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...
    ( c# {9 U1 l& G
    9 W3 B% D1 q* K) c- h; T+ S4 K
    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。。。

    " h- |+ w. n) X! q+ |: C" `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
    4 O" o. {: R! X! T& p0 r麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性* `1 K, y2 w7 d% R: O5 _8 I
    " G7 z; l. ?3 G5 [
    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 ...

    : _& O4 [" z' W$ U8 m- Z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 . R3 `; O2 {5 J1 Z# }0 p& L' M2 v
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    1 W0 u6 m3 U; |0 ?+ F7 H  k+ N* V/ _9 q: K) |
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...
    ' D& W- D! b. O4 V0 o2 v
    居然讽刺俺!!!- ~& Z- h3 v& g( C7 [% w6 V

    6 p- E5 M8 O2 n) O! B* V! W+ Y你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。) o3 E& n& x, S

    $ C1 c8 J; w& D( M: {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。% z! J8 L0 I' {+ n: u5 l1 [. E
      N3 j% ~1 a* {" _+ |+ r0 W* |
    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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