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爱吱声»广场 › 研究生院 › 科教学圃 › 从爆炸力学讲起
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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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erha

该用户从未签到
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

erha
南理工。其实我上学那会儿叫华工。  发表于 2012-3-2 22:45
MacArthur
北工的？南工的？  发表于 2012-3-2 12:31
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赫然
  • TA的每日心情
    擦汗
    10 小时前

    • 签到天数: 3192 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
    * y9 `9 ]3 p' ?3 V5 f) I: v" x不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊？
    ; i% [5 b3 [: [9 c, C0 n& m
    主要是看不上。
    - u1 H8 w. P- b* K/ G
    ' Q) ]! @; U2 h" N不爱搞的比枪厉害太多了。
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    不爱吱声
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13

    • 签到天数: 171 天

    [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
    6 @& p3 ?/ y/ t2 f7 a9 J2 o' b' h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 G/ m. m7 r8 e
    / s5 x7 g: f$ P! l: ]( T6 U
    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.3 M7 Y5 h6 N' O$ a+ c  _' A

    9 [' e- l# b4 v" E( G0 a5 |$ [# C你是北理的么?

    点评

    erha
    南理。  发表于 2012-3-1 21:56
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    一无所之
  • TA的每日心情
    衰
    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
    " n+ e1 D0 m3 I& O" S! m你的方向对了，解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    : F" X% E% Z" X. y+ e7 j1 \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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    不爱吱声
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13

    • 签到天数: 171 天

    [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 P# B5 H% c7 L2 o  p
    这是甲板么？三明治结构让我想起坦克的复合装甲了～～

    - S6 }& j% d# D% Q/ W不是甲板,是船体面板./ i" E# F- b& a4 Z  h" }, C
    # T4 K9 q) t' H; Q0 W( q( M2 _
    设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.) Y- }' U  h7 _5 u2 B$ h3 I

    6 P' e" `' F4 P7 j! Y: m2 J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.: k3 `' W5 K# y/ x) q& Z: }
    / p: _: v+ I  k& C9 _' q
    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.' i$ r, h6 S% e4 |4 o
    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.* s9 p- J% M3 ]8 s/ @  V

    9 Z* h# n, E- C3 k  e& r* k2.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.
    # s0 ^: M& A3 Q- b" 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.
    5 Z0 z; Y4 W# H* u/ B8 f0 @4 i4 T8 C7 o. d! o5 a+ R
    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.
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    蕾蕾硕果

    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！
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    erha

    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 # @! v4 I4 d1 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 ...

    " e* ?9 a( u+ F" O9 B# l/ ^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

    erha
    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
    包子
    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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    赫然
  • 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 6 n+ H5 ^" u5 v( O: G6 W
    你的方向对了，解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    - R2 \/ v4 W, Y( 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。
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    不爱吱声
  • 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
    1 v' H: G5 ~- l& \7 k3 Q
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    " |: b0 p+ d( n6 N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。 ...

    # G% Y' @/ t/ P# E6 h9 ^2 ^& u9 r9 F" n, {" e- N
    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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    赫然
  • 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 . F) ^  K- p2 o2 ]6 n
    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 ...

    ; g7 @; s# Q1 l* T$ 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）。. ]. Z6 F0 q) e% H) F5 Q
    , t. c1 \$ V. W$ C2 k3 ]
    至于能量吸收率，单位体积下的情况如何呢？
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    不爱吱声
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13

    • 签到天数: 171 天

    [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
    - d: t* Y  P. `5 K" z
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57
    % h$ S6 w6 p% P0 h5 C/ v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 ...

    0 R7 W, E* D1 E, U; k% s4 [7 b+ Q3 }# b1 E$ a9 y9 |
    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。: S' r* R% y9 X% s& a
    4 j* i  q1 D5 s5 j4 \2 ?
    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。
    " `& T. H( N2 j. N/ T5 Z- D6 J! t! O
    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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    赫然
  • 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
    ! p+ m9 p# [' b5 R1 N5 z+ F* q
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
    ' Q3 v0 g* b+ r$ \5 m' @7 h, r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 ...

    4 n2 f  }/ N4 ^, N# M
    6 ~. n1 [& U8 {0 @7 L这个设想是这样的。( ~6 l) D' X5 {" T$ ^4 S1 H

    " P  o! d0 }0 g" R" I6 g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？
    1 [* N' {% X' [( S7 S# z
    & S# K2 G! s" B9 x7 ^+ [* F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。1 R- f' T1 j) E$ u* {

    ! V/ o& c% |" K# ?
    % H: c) V1 a/ Z0 Q/ g+ T( Z
    $ m$ R3 b  r/ @1 ?% U+ L
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    不爱吱声
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13

    • 签到天数: 171 天

    [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
    " q% ^( ?& a; V7 c6 t+ j) x& r这个设想是这样的。; T, G4 d/ _# Y

    1 x, l* p5 ?8 |. [  y2 \1 W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 ...
    ) h2 o$ N0 T" y) l: P% E
    & S) |$ G2 N$ n6 H
    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。/ \7 Q, T$ e6 t7 W' a4 ^9 X, }6 _
    , K( T; d# D2 t: d0 H
    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。* Y) X" }0 Y* p

    , x0 \/ R+ v" ]# ]8 ^4 m' p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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    赫然
  • TA的每日心情
    擦汗
    10 小时前

    • 签到天数: 3192 天

    [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 # w* x" T2 a4 Z) \, ^: q6 v1 Z
    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. J0 j  m8 g4 C% 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。- {1 T* }# f* R
    0 X/ k8 ^$ ^9 F! {( H( g
    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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    不爱吱声
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13

    • 签到天数: 171 天

    [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
    8 T& z6 e0 k% `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 ...
    3 r+ p9 K# X3 j3 W! E
    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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    赫然
  • TA的每日心情
    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
    5 h; K0 J  [; g3 m7 m1 L& F0 GSolidwork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
    , v- o* p* T" R( ~
    只是看了看应力。6 i6 x% B$ I2 M+ `! W( C" E

    ; y- Y8 C$ B; U7 r  N) ]上班时间不务正业么，要低调！
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    MacArthur
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08

    • 签到天数: 2397 天

    [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
    1 X9 n" @  a! J2 P; M$ y, Y0 p这个设想是这样的。0 ^$ S' f$ e% [
    5 j; K+ ~2 @* u3 K4 ?/ q; W
    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 ...

    " I! Y4 ?! W4 R: T. m) c' X2 `合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 " J4 i0 H1 T8 ~0 V: F

    ; p- O: I9 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。。。 / W' N# u; P. W& u9 ?

    5 t5 m5 k, d& N- C  }) Z" ?% h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。。。
    : E7 a( b$ v. M+ p2 d4 C2 t7 U3 K  |, }. R  Z
    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。。。 ) O& Z9 x4 Z$ |$ D" b8 G
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    不爱吱声
  • TA的每日心情
    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 5 k6 }9 z5 P) j7 y
    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。。

    4 Q; L1 U4 |0 \% B& i- f* S5 t5 p2 w3 b' G$ t
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    " x4 v5 _3 Z* f8 a3 `
    6 _9 O1 e7 J5 L3 A( H9 V: A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.1 G/ r: V" P$ X' j5 z$ y$ ]& G

    7 O. q5 I: x- p6 ]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/ Y$ S& u- y) j% p3 H
    ' J6 k# i) N1 b& b
    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...
    : J/ Y$ L) ?, z/ t8 ^. J0 }0 R6 U$ ?" N
    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。。。

    ; O6 }( U$ g1 d# J3 |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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    MacArthur
  • 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 ' c: n. G. g- ^& N. H# {3 B
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性9 _3 y3 j5 {  w2 a5 p
    9 K; Z0 @: ~6 F- H/ 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 ...
    * s1 P* I  ]% j2 B7 |5 x
    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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    赫然
  • TA的每日心情
    擦汗
    10 小时前

    • 签到天数: 3192 天

    [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 , E9 K7 a! ]0 @& {
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 - w8 A2 a0 u+ o6 u

    & O; D: ~- J2 I0 h1 C因为液体的不可压缩性，你这个液态填充夹层使内外 ...

    7 z" v  H, A1 W居然讽刺俺！！！
    1 V5 k, Q/ d2 K7 `9 ^) I& _9 |/ \5 y* e) l0 p
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 （好官话呀）。
    : f8 C4 {3 M3 K: Q- |
    / ?6 v- S  r* B! u% _& f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。/ H! n: a8 k. U# J# C  b
    / V$ }& ^6 f6 ~+ 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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