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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
    昨天 01:07
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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 % C- G1 C7 D$ }) G$ U
    不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    : f, \0 C1 B1 \7 s1 R! u  G/ O
    主要是看不上。# {6 f) [1 f6 a1 ]7 ]7 ?+ K5 S
    4 F0 a! e2 T. X
    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
    - l5 H7 Y, H8 k% P. n2 g5 T: Q* w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。

    4 j0 n6 z9 U. e( |5 n1 s$ z2 W
    . b% L! A/ d; F2 \' 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火药及弹道学.+ K8 U8 j* P& n, s/ T  v

    ' n0 p: S7 f* N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 , Z) D( d& m4 y8 X: e
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    1 {( r: z5 y8 k6 c8 v0 |8 |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
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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 , r/ {" q2 |/ V  a$ g
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~

    4 n/ I  ?, }9 g0 x2 ~. Z6 Q+ s不是甲板,是船体面板.
    , ?" a1 N4 i- \8 l3 E: ^
    - ?7 {3 C( {& f. k$ _0 q设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.8 W" b( q! ]1 I: u# a
    / p3 s' \/ s  T2 H
    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.
      a, y+ Y/ [  j, |& c% x  t) `% F9 U/ W: W1 X  c# g
    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.
    7 z, c+ K; A5 B9 C) \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.
    / ^4 d" _# C. `9 S
    ( B; o4 K( i' B: x9 U) E7 H2.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.
    : E. k2 A9 l! W& F" W+ n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 h4 O3 A- @, ^" N8 T2 g6 c* ~# c" x' `
    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
    4 V" _8 q( c4 g# h1 Z, h1 M& 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 ...

    8 E+ h+ g$ k$ O( 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

    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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    [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 t; g: X  `" G: S你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    1 o9 j; t4 C; ]& l+ `& z& J/ {9 G0 e
    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 ! x1 L" ]0 S3 P. S: j
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02
    ' C0 |/ @9 Z, P/ L, x5 X, 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。 ...

    " ]& C) z3 B& m+ L
    ' H9 N3 ?3 x9 k. O0 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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    [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 * I/ {8 C' e$ x0 y
    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 ...

    8 y4 z" G; B. i' y4 w  Y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)。
    0 S7 |/ E2 X: n  R4 N
    . q) S1 A% K: }$ {4 T/ n1 Q# H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
    : u: C3 |+ L) o# t- @: q
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57 & b8 n8 A6 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 ...
    # `' H2 ^6 t; w, c6 o; A4 B; f
      n/ t5 i9 g' ^5 ]9 |7 L5 N
    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。* J. Y0 ?9 N" {( R( l
    ( G& \6 p4 y* i7 P; M
    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。
    - Y, n3 [  ?* Y2 |/ c
    5 s5 D- h) `/ a, H7 i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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    [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/ O. Z2 {; a3 x# D
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04 $ X) b3 Q1 y# K8 R8 j1 @6 t
    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 ...

    7 t- t9 [" {7 Y2 m- n
    * ?, B* Z( i$ X8 `  ~这个设想是这样的。
    * D7 ^* H. N! P9 r9 s
    ( B) k) ]* V2 X; z8 Z$ B( W; 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? ' Y5 R& O% X7 d; h& Q% e
    , I4 ]* v6 K6 x! a5 P+ A
    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。' G, t, q+ v. Q- r
    ; s8 l- s3 C; ]3 R$ }) D3 |

    ! S* g: g- b# ^0 Q" E. m* E1 H3 O, ]5 [  {0 C* t0 _1 z
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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! m/ p' W' m; ^0 O
    这个设想是这样的。: @$ Q# D0 b, s4 d( F0 o4 ^' D
    / B) ]. R, u: }% N" t0 G2 K
    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 ...

    % L# E* ]' `$ i5 D. F
    2 t1 P, G2 i4 K' N" \$ }+ x2 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。; f+ F- `, V* |# j$ g
    3 N9 ]% h9 D7 X, ^' W) o3 l# a
    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。9 B5 s0 m$ p5 l( X! U+ m% M/ v

    3 N3 G6 L* [$ c% ^% f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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    [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 2 R( F6 U7 f7 R: q- K  f' _! D
    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 ...

    : {) O+ n( j) G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。
    - Z2 \5 N" e- ?/ E$ x
    6 @& b" E5 l# ^. L, K: x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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    [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
    ( n! @7 ~( Z/ R# X3 z; s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 ...

    6 f0 H4 T1 H" [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 w7 b1 b0 s; R$ D, J
    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

    * d1 b8 A- U2 B& C# g& R1 L只是看了看应力。
    ! J# Z$ x0 m; }. ?' A2 x- d7 h! w* |+ K6 V/ N$ k# X6 V& u2 ~4 C) R# y& {
    上班时间不务正业么,要低调!
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    开心
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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
    2 m" f5 G' f! I0 J  S这个设想是这样的。* b  C7 _* Q$ e3 v; V
    0 S5 z/ N% l+ ~$ 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 ...
    - F2 w; s7 i7 d  K0 T# U8 F, X: ]7 o
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    6 o5 Z% R" r+ V. _. s1 O, G
    ! d4 ^3 ~- V, \+ V! m. f7 `9 S- 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。。。 + j7 N5 N3 @# @9 k1 v4 i6 E

    ; {: K7 ?! ^$ @3 o# a( 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。。。 8 ^6 ]' E3 `! w- w% l4 i
    ' v( R0 m/ n; s% t; m
    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。。。
    # l* S4 G  ~# y) D1 K
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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 1 }0 @4 `9 ]6 Z1 ]
    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。。

    $ h" u5 H, S4 R0 {0 n! m. o' P& |- O0 g$ W% {0 c3 [! z; c0 g% S2 e
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性" i! @& z8 m0 H- }* j7 \7 M
    6 `- w! x& V8 m0 B
    轻质设计+结构件塑性失稳+流固耦合基本就解决了90%以上的问题.
    6 Q6 U- i$ D5 f  |4 g1 m% O* ?4 K' l! a. }7 x4 Z' M5 ?) @" {# l
    而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation...2 S$ X0 R6 P2 F' o) b7 B* H; L* H
    + x4 h+ t; a4 e  [0 X% r
    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...
    ; E7 ^, ^$ e$ M. d% ?4 Q3 B) ?' e. {6 F0 b
    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。。。

      a8 R$ e, B1 {% b! w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
  • 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   L% X2 P2 D% P
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    4 m1 K  S1 t4 s
    3 ?7 Q& r; t; Z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 ...

    % r8 q1 W& d5 K: `- 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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    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
    - y; d  U: n  A; x合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 % H' w& }/ E+ n% B% m

    0 {& N& z2 b+ x, `% P( k因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...
    # ~: k2 B* M; y! b3 m+ {: `  }
    居然讽刺俺!!!5 _9 A! m9 m& s( d2 K5 e
    0 R" p; X* {* f& ^, y) ^
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。* v0 r+ S+ q7 _' ]/ m- P; [2 N7 @

    # t& A, E+ e9 _3 B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。
    . e& I9 ~! |+ [, w- ]
    + g0 q8 A. h  o& j* l* y) r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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