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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
    2025-5-22 23:34
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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
    7 C% q. D) |! H) P+ ?) N不爱原来是研究这个的。那怎么自己还不买枪啊?
    2 J( b4 Q! ?+ o! G+ r
    主要是看不上。
    $ F! n& x+ s+ \; P* D( a& V8 O$ @8 @  n; ^+ u$ G
    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 % V  @6 Q7 j* ?- u& d
    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。

    2 F# k& R. ^1 k- @8 k% r1 y0 b- n+ M) e0 w. V
    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.
    , w5 o7 b- N. Z+ X
    # ]& }) G6 c$ K0 x0 M8 W0 ~6 h( V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 , R% \9 {# V- I7 Z: N
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure

    & n5 K4 Q* H( D7 i! _3 p" Z( I# P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 + p! F' A: o& z4 z
    这是甲板么?三明治结构让我想起坦克的复合装甲了~~
    3 s; @: c" j1 j0 y- \" U3 M% h
    不是甲板,是船体面板.
    5 }( c/ t) b% a! y: K
    % `" `0 F/ b: a) \* m设计思想大相径庭,虽然都是复合结构.+ }1 O4 m) A( B+ S
    , W5 W' ?0 ?. M- K
    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.
    ' H2 z; J! N2 I: l
    - r5 D  v5 x* ^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.
    & W# J' w+ x, o1 L4 R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.
    / {; T) l% R6 {1 H% c. ~, [7 p( n. w- z# t* I+ C, v
    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.2 p, b% ^- a5 \' N1 l% I
    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.
    # F; n* O$ P0 s5 I4 h' E) M  u$ j/ Y: {2 k3 X3 ^
    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
    # Z$ @& N5 W& N; l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 ...

    ; j' E' U) V% z) I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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    擦汗
    2025-5-22 23:34
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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 , K8 ?& M+ d$ H" X8 R
    你的方向对了,解决方案正是三明治结构, sandwich structure
    3 F  r. \  M$ w& {# `0 g8 o
    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 * N0 w! P( C7 E
    赫然 发表于 2012-3-1 11:02 " d5 M! G; {3 j
    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 b0 {$ ~4 C4 |8 H$ }4 h1 l  b
    ! I, K2 z. b- `! L% l2 p' G  E' 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
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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 ' e# ]: }/ y! K0 n& z, z
    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 ...

    2 Z& k# |: t  `5 Q7 I" v; 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(这方面的问题可能极大)。$ P& G7 D0 Z2 }  y4 d# l3 K

    9 y" @2 D) ]7 d; D4 x, i4 E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 & Z! r4 j4 L" m
    赫然 发表于 2012-3-1 11:57
    5 q2 ]4 w" M$ ~6 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 ...

    2 ~- H5 w/ [: t" l  J* y  p5 y
    2 g+ X2 P# a, e, W# |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。
    3 L% Z5 [5 @. K+ t! b; O3 C  m7 b# z6 H
    2 D4 _4 O8 x" D4 i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 X& |# f7 P3 _# i: H4 W, u

    2 d0 m, u, i2 N7 @" I: J! e2 A( z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
    2025-5-22 23:34
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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
    7 x) c1 V% e' z1 I8 I
    不爱吱声 发表于 2012-3-1 13:04
      l; G" e% m* Y& K5 f" D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 ...
    8 W8 x. a1 n( x9 ~6 f' E2 Z
    . }* w0 f2 j+ F
    这个设想是这样的。/ j/ l' i( R4 M( O% W5 L

    6 [7 @7 \+ v: `9 s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? % V  |; j" a* [& g# F" N

    2 b0 @- F. o" B0 u0 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。
    $ x1 s0 _. C  q& O2 [+ Y; B3 b" p' @0 z

    ! h5 j# x7 o7 }. v- _
    . g0 q! E) Z. A5 C
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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 - e# T2 E# k/ n6 h1 X0 P
    这个设想是这样的。/ R( h% l7 v! p' t6 S

    1 F1 i7 ^- i1 A' T+ Y* k8 W3 \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 ...

    ( H( s* O; ?1 m( `9 w8 h9 q6 J. g. U0 m9 q/ m
    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。
    * ^$ T5 _6 `4 s/ w. @, A3 J9 Q" t4 n7 k
    4 p4 p( I# e: J, q* ^' R" A1 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。( K) }, y9 C6 o1 |2 ]
    1 A+ R2 u! G3 ~
    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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    2025-5-22 23:34
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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
    9 G- d' Z8 q  Y% g$ b0 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 ...
    , {1 T0 |3 t5 ]4 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。
    / n9 C. f; H& Q1 N7 g" a* o( _; o
    , e) b5 V- t% H, d& l' [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 8 P. E& m8 P: q3 d/ 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 ...

    % X6 Y. f) _" j7 ISolidwork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
    2025-5-22 23:34
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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 : W) e; G* O6 |. L  y
    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

    ( {- b- G+ |$ G" v只是看了看应力。1 H! o' `8 u8 }# C

    2 y* e% d/ C# d3 v5 D! H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 5 E# L. i. B+ q
    这个设想是这样的。. u5 H6 E- g9 Y+ f
    - `2 _) O2 e- y0 ]8 i, t" }3 ]1 O
    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 ...
    ; q7 x3 M  c- `" t( ?( H( O
    合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。
    ; W6 L! L/ W- I) S3 K
    6 f3 K7 F. e, r/ y3 ?$ o% r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。。。
    # T( d* i: `# j% i
    . Z5 A8 h+ u* I; q6 e: b2 `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。。。 1 Q/ U1 z: T" P* O4 I

    ' a% p! E* a1 A! 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。。。
    / I! D$ A' y& B/ Q
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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   a" ~( T/ O, T" t9 `5 C0 o- 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。。
    # _1 R* E& U% b0 m0 f. P3 t( O
    / i+ J8 V9 H6 w* X7 ]
    麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性* i  H& Q1 g* y- S  Z% W
    + u: Z! }. s' `# o# B3 T$ l
    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.8 `6 t* g. J, K! u5 U: l. p

    4 Y7 h  n* y( L& Q9 D7 q而且麦克说的“压缩-拉伸-压缩”,也很有洞察力,这就是水的cavitation.../ c; f  t# L0 `3 r8 r

    ( X, e# q( |( X8 [7 X* N4 K: U# _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...
    5 k- J% ]: q* _, i& l* B# c; Q
    * o3 p4 m) H5 n. _1 P* {3 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。。。
    - o& q8 G- k1 _$ j$ |: 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
  • 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
    ! M) c) o8 [* @) s麦克牛,一语道破了流固耦合的重要性
    * d7 k: i+ |5 `: `6 r/ p1 {4 c& u5 Q8 R, _1 V8 \, @) ^0 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 ...
    ) ]! Y9 i/ k4 y  [
    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
    / q% R0 F; V9 A合着你这个“Genius”居然没有想明白啊。。。 + w' i) e0 |3 Z: g4 Z

    , {0 X8 x% {% G* S+ {4 Y% u因为液体的不可压缩性,你这个液态填充夹层使内外 ...

    1 ]6 X5 J9 b( q居然讽刺俺!!!8 K+ Z& R  j3 z- g& x9 L' _
    % e, t$ x. e0 L
    你的考虑是对的。但同时也是不全面滴 (好官话呀)。  ?8 y. c1 d+ H: L8 [
    " R2 d! Z+ ?! Y% c
    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。+ T; }6 C% o, T

    ; T8 K& U, ]4 B# V8 h" Z( Y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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