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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
    2025-4-19 14:03
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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 ) I: V. ^  {& X3 v0 G7 _! ^
    不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    : g1 M7 t' B" y; R2 s3 Z! h
    主要是看不上。1 n2 n  q+ `3 N) t+ P) N$ p

    8 v, _" s/ c+ t+ E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 s) z% ~; H3 A$ m3 r0 Q" u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。
    : e# [! l: M2 X' t& Q

    , N  {$ Z1 @% ]4 Y# F" M# @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.
    $ I" {% t- b  F2 ^+ c; |. J
    8 j. c7 {, K( j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 , d  B* G  y3 ?. c- ?
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    ( }! ^  m$ D7 q; {; W: N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 . N& o7 _* a$ V2 T* G9 I: q! F
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~

    $ W4 z5 Y* y+ O不是甲板,是船体面板.2 l8 r) @6 n- V0 t, m0 w
    & y$ o5 Q' C5 x0 H& u8 B$ h
    设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.% c2 [9 k; ~1 k" w7 \( r: y
    . `, r9 p3 W' H% r' G8 u' ^
    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.
    / p5 L8 Z9 N  N+ r" W3 J/ r- ^* r6 K# d5 N
    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.
    2 V& P+ T  h" q! a! L  A4 i) X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.9 n  ~8 K8 U  }  J/ W% N: }9 X9 Z! t
    2 a3 j7 s: s1 q
    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.4 x$ R: B1 t1 q7 K
    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.9 _  V) G; ^2 P+ l, E- B: F7 Y9 @/ |* w
    ! F7 w! I' u8 W4 k; T, o8 V! y& N
    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 - a0 @6 E; m# D
    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 ...

    1 f4 a0 ~7 a6 m7 ?0 F* K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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    2025-4-19 14:03
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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 ( S8 T6 w1 i9 T. V
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    / _: Y/ q! ~$ A2 B6 D% 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。
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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
    ' d/ R- K% J! Q# y: A5 j
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02 1 O" ?3 V% O, Y8 ^- T* a' ?" 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。 ...

    + X0 Q. z" m0 F7 w( w- d. _" W
    6 F- Q" Z6 Z7 _5 A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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    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 ) e+ o& F0 {* E; l: c, N# W  v! S
    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 x2 P1 r% W5 n& i
    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)。2 L8 n4 \& ~+ N
    " |2 O* X( M4 {6 e2 S
    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 % \. l; l- O- G; S
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 ) v" b$ f; E2 r  c$ T) K
    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 ...

    9 E6 e  y, m' N0 T
    & B* ]& N* U: G+ o! a9 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。- s0 W( M0 n3 @2 Z& F( u$ a3 O! {

    $ m( k5 h5 k/ ]9 a& F% 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。/ [9 o, K" L: K- R

    0 P0 Y( R% z1 b* H. 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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    2025-4-19 14:03
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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 ; Q" Q  p9 ~5 d3 z! ^* T
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 ; E0 k/ Z% r2 h! g  Q9 S
    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 ...
    ; ^. P, Y$ b# a' i! O

    9 C2 s; Z  T' ~) p4 V' a这个设想是这样的。
    : ?* q3 y5 H6 @0 p) u: @; {
    ( ^7 ]" P& n0 u( M: Z. }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? " J# N& |& }7 E# }

    ! D& h5 [5 F7 G: ]& a5 N1 Y$ 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。
    7 i9 ?9 z5 l7 u) ?1 Q
    / a2 Q1 X! D' |  F2 l' ^, g; Z  r+ P; D4 O
    3 M7 @9 T; S5 p* ~' s* m
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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
      ?& k: P# x/ y% s, e) e- V这个设想是这样的。
      P* I% \) x& Q& `: l1 s- Z" ~
    2 m! X  {3 O( [6 ^% q/ W/ o9 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 ...

    6 k8 `+ g+ C; _) u/ C
    2 D. G6 F. _; B4 I' f+ D1 F' t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 z# C2 V5 O1 N8 C
    # P0 [: w4 }" }% j/ P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。
    ' r" I" e* a- Q+ N5 a
    . t8 a  K- @5 v/ y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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    2025-4-19 14:03
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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 9 ~( L) a5 m+ g) p+ s  }. E. q: {
    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 ...

    : s+ O1 _! {) _, x9 P2 ?2 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。
    ) `, `- h2 G: ?  o& z( s
    , I  e1 b! Z/ e3 R3 M" k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
    ! g1 e8 h% D$ 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 ...
    7 w. A1 l9 V$ D6 R
    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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    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 i- I7 T2 y) ?. f- q
    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

    + G5 w, C: b/ E+ I只是看了看应力。
    $ S& H5 v! i$ d% L
    ) a/ g/ R# f5 G: f! v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
    9 G4 x. x! D4 E2 H4 l这个设想是这样的。
    8 R, i: l% f2 M6 o5 B1 @
    ! g, q' e. l0 a6 h& d1 I7 E2 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 ...

    4 U8 ^! n" C3 x, A1 m合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 1 d, B% F- i% v6 {9 D. v, s

    . }; ]/ h, D- w$ m. k$ }# x9 V0 m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。。。
    & x7 s5 I2 F# p$ N' k0 O  S
    9 ~6 S0 N( o4 P, e3 J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。。。 8 a+ ]8 i5 C  ^& ^

    " f, u: v; M9 Z; e; e. W, T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。。。   l4 m( O- E( {. F4 |$ f
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    奋斗
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    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 ; ~2 K6 |9 @* F5 i3 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。。

    9 J  q: h" t8 K* s' B- H1 @
    % j1 ^% H/ Z/ H2 L* I麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    6 i0 i: n" \1 e! T1 u: e: I7 R6 D7 D; k
    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.# y( V# ~, G+ T. A; m' ]. k/ v

    $ H: J: Y0 V& I! p/ }9 E- J+ H' e而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...0 v$ s  U" k" m9 t
    4 i5 |, b  Y0 l
    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...
    / c3 ]( p; _. s- l% p" [! |+ R
    ; b0 Y$ |' l3 o" U* ^
    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。。。

    . E- ?+ p3 t' q8 L, b2 T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
    6 o  w) U# ?' M5 W& z' r! i6 @* \9 l麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    4 M) N& e& R6 ~5 K6 g
    " w5 q6 C3 E/ A8 B, g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 ...

    % u7 z2 |- B7 t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
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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 $ w3 x. Y) [1 x4 {9 V/ H
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    ; x6 c: B/ l7 t1 u8 C$ d3 ~; d* x% Z
    因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...

    $ F% P2 H  {/ _; w$ W7 G居然讽刺俺!!!
    ) z# B0 j/ l2 V& X, l3 g( d0 d: z: y; Q1 ]
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。; W9 o" i9 b* d

    . p6 K. \- \2 J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 ]0 U$ o, Y+ z' e4 F

    " _2 P" D9 G8 _: c% F, J+ e2 X! \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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