內爆的案例
從泰坦號內爆看壓力容器的屈曲穩定性分析
調查結果表明該潛艇已在深海發生“內爆”，五名乘客全部遇難。雖已過去兩個月，有關該事件倫理道德及潛水器內爆原因的討論仍在繼續。
“泰坦號”觀光潛艇由一家名為“海洋之門”的公司開發和運營。該公司每年夏天推出為期一周乘坐“泰坦號”潛艇到達“泰坦尼克號”殘骸的觀光探險之旅，旅費為每人25萬美元（約合人民幣180萬元）。對于“泰坦號”的內爆，人們在感到驚駭與悲痛的同時，多位專家也對“泰坦號”的安全性提出質疑，指出該潛艇未經過任何監管機構的批準或認證，其在設計與制造上存在很多缺陷和安全隱患。
“泰坦號”潛艇 圖源：海洋之門探險公司
所謂內爆，是指外部壓力過大，物體或容器本身無法承受而向內發生的爆炸。從結構力學的角度看，內爆的機理是“非線性屈曲”，是有缺陷的容器在內外壓差下產生非線性失穩而發生的。
線性屈曲＆非線性屈曲
通常在做“非線性屈曲”分析之前，我們會先做“線性屈曲”分析。“線性屈曲”分析也叫“特征值屈曲”分析，通常是在結構設計前期用到的一種分析，目的在于找出結構發生失穩時的載荷臨界值，從而得出結構的安全載荷或對結構的材料、設計進行相應優化以提高其載荷。當超過臨界載荷時，結構就會發生屈曲（如上圖所示）。
需要注意的是，線性屈曲只能提供屈曲發生前的結果，無法提供屈曲發生后的結果，因為屈曲發生后結構的位移變形屬于非線性分析的范圍。線性屈曲計算的假設是建立在小變形基礎上的，采用一次求解，在計算的過程中結構的剛度保持不變，而實際情況是結構在發生屈曲時結構的剛度是一直變化的，所以采用一次求解并不能得到一個準確的結果。在實際結構的設計和評估時，為了得到更精確的結果，就需要進行非線性屈曲分析。
展開 從泰坦號內爆看壓力容器的屈曲穩定性分析（含案例）
調查結果表明該潛艇已在深海發生“內爆”，五名乘客全部遇難。雖已過去兩個月，有關該事件倫理道德及潛水器內爆原因的討論仍在繼續。
“泰坦號”觀光潛艇由一家名為“海洋之門”的公司開發和運營。該公司每年夏天推出為期一周乘坐“泰坦號”潛艇到達“泰坦尼克號”殘骸的觀光探險之旅，旅費為每人25萬美元（約合人民幣180萬元）。對于“泰坦號”的內爆，人們在感到驚駭與悲痛的同時，多位專家也對“泰坦號”的安全性提出質疑，指出該潛艇未經過任何監管機構的批準或認證，其在設計與制造上存在很多缺陷和安全隱患。
“泰坦號”潛艇 圖源：海洋之門探險公司
所謂內爆，是指外部壓力過大，物體或容器本身無法承受而向內發生的爆炸。從結構力學的角度看，內爆的機理是
“非線性屈曲”，是有缺陷的容器在內外壓差下產生非線性失穩而發生的。
線性屈曲＆非線性屈曲
“非線性屈曲”分析通常用于計算結構屈曲后的變形歷程及其穩定性，可以用于計算結構的極限承載力。它是一種非線性分析，除了幾何非線性，在分析過程中還可以考慮材料非線性、邊界非線性以及接觸非線性等。
通常在做“非線性屈曲”分析之前，我們會先做
“線性屈曲”分析。“線性屈曲”分析也叫“特征值屈曲”分析，通常是在
結構設計前期用到的一種分析，目的在于找出結構發生失穩時的載荷臨界值，從而得出結構的安全載荷或對結構的材料、設計進行相應優化以提高其載荷。當超過臨界載荷時，結構就會發生屈曲（如上圖所示）。
需要注意的是，
線性屈曲只能提供屈曲發生前的結果，無法提供屈曲發生后的結果，因為屈曲發生后結構的位移變形屬于非線性分析的范圍。
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以下通過混凝土內爆的案例，文件中提供了較為全面的SALE的設置控制方法。希望能給您帶來借鑒和幫助！
流體動力空化：機制和應用
在壓力下降時，產生的空腔會膨脹并破裂（生長和內爆）。當空腔坍塌時，它們會向周圍的液體中釋放出尖銳的能量沖擊波。沖擊波能夠帶來微觀混合效應、無標度加熱和可控的轉子/液體摩擦。
流體動力空化器
使用專用轉子（帶孔）以特定速度機械旋轉流體會產生流體動力空化。用于產生流體動力空化的專用轉子稱為流體動力空化器。
在流體動力空化器中，轉子的旋轉在孔內產生遠離金屬表面的流體動力空化。流體動力空化器產生的流體動力空化在系統內完全可控，從而防止表面損壞。氣泡的內爆釋放沖擊波，有助于混合和抑制結垢。流體動力空化器在整個液體中提供均勻的溫度分布，沒有任何傳熱表面。
流體動力空化應用
水動力空化是一種很有前途的空化技術，可用作納米材料合成的有效工具。水動力空化已成功用于化學或物理過程，例如聚合和解聚、微生物細胞破裂和脂肪酸水解。它還用于水凈化。受控流體動力空化的應用包括生物柴油合成、生物質預處理、臭氧化、燃料脫硫、閥門操作、船用螺旋槳以及食品和飲料行業。
Cadence CFD 仿真工具可以幫助您分析流體動力空化對復雜的基于流體的機器系統的影響。在設計渦輪機、螺旋槳和泵時，這些工具可以支持剪切、沖擊和湍流效應的研究。
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文章來源：Cadence CFD
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如何科學的制造一個Atomic bomb（轉載） -關注球面波
而內爆式的“胖子”采用了層層包裹的結構，從外往里炸。
啟動時，電子引信會同時引爆金屬板下一共 32 個炸藥包，沖擊波將往里擠壓一層球狀推體，由容易變形的鋁制成，最終不斷擠壓到中心的核材料——钚-239，一種比鈾-235 更容易裂變的物質。
因為擠壓，這塊钚-239 的密度會迅速增大，達到臨界狀態。而里面包著的一顆釙、鈹彈丸球就會放出中子，引發核裂變。外面還有一層鈾-238 用于反射中子，加速鏈式反應，引發核爆。
內爆式結構可以讓核材料更充分地反應。在“小男孩”爆炸后第三天，“胖子”就被扔到了長崎，只用了 6.1kg 的钚-239，TNT 當量就有 2.2 萬噸，利用率提高到了 17% 。
內爆式雖然效果出眾，但有一個技術難點，就是這套球面波發生器。
先看外圍的這層炸藥包，這是引信的位置，記為 O 點。當引信點燃炸藥，炸藥的沖擊波必然會先到達距離 O 最近的 C 點，而距離最遠的 A、B 點則會最晚到達。
這樣就無法均勻地壓縮里面的核材料，難以充分裂變。
所以，炸藥包必須使用爆炸速度高和爆炸速度低的兩種藥按一定比例調配。讓 OC 相比 OA、OB 含有更多的低爆藥，慢一點。這樣一來，就能使 O 點發出的沖擊波同時到達球面，均勻地壓縮內部結構。
不過，制造最難的其實是獲取核材料。
天然的鈾礦非常稀有，而且礦石中 99% 都是鈾-238 ，鈾-235 僅占 0.7% 。
http://dy.163.com/v2/article/detail/EB62IIUG0526DQM7.html
展開 如何科學地炸倒一棟樓
根據不同的作業環境，今天的拆除爆破主要有三種方法：定向傾倒法、原地垂直塌落法以及內爆法。
定向傾倒法就是在建筑下部炸出一個三角形的切口，讓建筑朝著切口方向傾倒，沖擊地面而解體。通常要預留出大于建筑高度 2/3 ~ 3/4 的倒塌場地。
這種方法施工簡單，成功率高，是國內最常用的方法。
而對于較高的建筑，還可以安排多個切口，形成折疊傾倒，縮短倒塌距離。
原地垂直塌落法是讓建筑物底部一定高度的承重結構瞬時全部爆破，使其垂直塌落沖擊地面而解體。通常只需預留 1/3 ~ 1/4 建筑高度的塌落場地即可。
主要適用于磚砌樓房、單層排架廠房等結構強度本身就低的建筑物。
內爆法則是依次破壞建筑內部的承重結構，讓外圍的構件向內傾倒，互相撞擊碎裂從而塌落。可以讓建筑幾乎全塌落在自身區域內。
內爆法非常適合擁擠的城市空間，在美國應用廣泛，但方法非常復雜，國內案例較少。
不同的爆破方法適合不同的建筑和場地環境，但都得經過嚴格的數學論證，比如定向傾倒法首先要計算建筑的各項指標是否滿足這個公式。
然后再根據建筑的長寬、重心高度等信息算出切口的高度。
切口高度如果過小，有可能造成爆破后傾而不倒的尷尬局面，過大則可能釀成上層建筑傾覆翻滾的危險情況。
此外，炸藥如何排布也得靠計算得出。
比如一面承重墻的爆破，首先要計算最小抵抗線 W ，指的是炸藥到墻體兩面的距離，通常是墻體厚度 δ 的一半，此時爆破效果最好。
展開 《Science》這項技術能把物體縮小1000倍！
內爆制造
那這項技術背后究竟是什么樣的原理？
不妨看看MIT的庖丁解牛：按理說，打造一個很小的物體，最直接的方法是直接造。但目前用于創建納米結構的技術面臨很多局限。
用光在表面上蝕刻圖案可以產生2D納米結構，但不適用于3D結構。可以通過逐層添加來制造3D納米結構，但是這個過程太過緩慢，而且頗具挑戰性。不僅如此，雖然現存的方法可直接進行納米級物體的3D打印，但僅限于聚合物和塑料等專用材料，因而缺乏很多具體應用所需的功能特性。
此外，這也只能制作自支撐結構。例如，該技術可以制作實心金字塔，但不能制作鏈條或空心球之類的。
為了突破這些限制，Boyden和他的學生決定采用他的實驗室幾年前開發的腦組織高分辨率成像技術。這種被稱為擴增顯微鏡的技術需要將組織嵌入水凝膠中然后使其膨脹，這樣就能使用常規顯微鏡進行高分辨率成像。生物學和醫學領域的數百個研究小組現在都在使用擴增顯微鏡，因為它可以用普通硬件實現細胞和組織的三維可視化。
通過逆轉這一過程，研究人員發現他們可以制作大尺寸的物體，將其嵌入膨脹的水凝膠中，然后再縮小到納米級別，這種方法稱為“內爆制造”。
與他們在擴增顯微鏡領域采取的措施相似，研究者使用了一種吸水性很強的材料用作納米加工過程的支架——這種材料是由尿不濕中常見的聚丙烯酸酯制成的。將支架浸泡在含有熒光素分子的溶液中，被激光激活后，熒光素分子就會附著在支架上。
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光滑粒子迦遼金（SPG）算法師LS-dyna獨有的算法，適用于彈性體和半脆性體材料的失效和破壞分析，該算法最顯著的特點是不刪除失效單元，質量、動量和能力守恒，且對網格劃分和失效準則的依賴程度不高，很容易與有限元網格耦合，可以處理從低速到高速的問題，廣泛應用在金屬切削、磨削、鉚接、內爆、橡膠和泡沫的壓縮變形、碰撞侵徹等方面，具有準確度高的優點。SPG算法分為粒子算法和網格算法，本文采用網格算法，粒子算法將在后續更新。
一、模型建模
二、控制卡片
三、材料屬性
四、速度加載
五、定義接觸
六、定義約束
文件包含K文件、指導文件
LS-DYNA | 炸藥內罐子內爆
論能打，你可能還不如一只蝦！
這還沒完，擊中的瞬間，拳頭與獵物由快速靠近突變為快速分離，在中間形成低壓，觸發空化作用，產生氣泡，氣泡內爆釋放沖擊波，對獵物造成二次傷害。
○螳螂蝦版本的“蝦派氣功”。空化氣泡清晰可見。圖片來自BBC Earth Unplugged。
所以說，螳螂蝦的攻擊模式是：一拳，緊接著一個波，自帶連擊。
況且，螳螂蝦可不是只有一只拳頭……它的兩只拳頭可以同時出擊。
○慘遭螳螂蝦雙拳重擊的小螃蟹……身上有兩個大洞。圖片來自Smarter Every Day。
被它擊中的獵物，就算氪了金，有4條命，也死了。
如果和槍蝦比拼攻擊力，螳螂蝦至少有3倍的優勢。如果再考慮到直接出拳攻擊和貼身沖擊波的殺傷效率要高于槍蝦的隔空沖擊波，螳螂蝦的優勢就更大了。
憑借碾壓一切的攻擊力，螳螂蝦在體型相近的生物中沒有對手，吃東西都專挑螃蟹、蛤蜊之類帶殼的敲碎了吃，見玻璃敲玻璃，見石頭敲石頭……
但是，你以為螳螂蝦也像槍蝦一樣，是個看也看不清，上來就一通亂錘的莽夫？
事實恰恰相反。螳螂蝦是人類已知的一切動物中，眼睛結構最復雜，眼神最犀利的崽。
○螳螂蝦的凝視，來自Alexander Vasenin。
人類這種弱渣只有紅綠藍3種感光細胞，而螳螂蝦有12~16種不等，不但可以看到人類能看到的顏色，還能看到深紫外光和遠紅外光。
螳螂蝦有兩只復眼，每只分為上中下3部分，每一部分都可以獨立成像。所以，每只眼自身就能根據各部分的成像，分辨物體的距離遠近。
此外，螳螂蝦是目前已知范圍內僅有的能用眼睛檢測偏振光的生物。
展開 CFD理論|流動不穩定性
這種不穩定性扮演了重要角色：在聚變內爆過程的減速階段，RTI會影響靶丸的均勻壓縮，嚴重情況下會導致靶丸殼層的破裂；同時在點火階段中，RTI還會引起殼層材料與熱區的摻混，降低中心熱區的溫度，導致點火失敗。但在與一些內燃機燃燒推進相關的過程中，RTI會加劇液體燃料與氧氣的混合，對促進燃燒過程是有利的。
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燃油噴射器潛在空蝕的數值預測
如圖4所示（黃色區域是蒸汽體積分數大于0.5的等值面），在頂板區域和底板區域之間觀察到蒸汽云的周期性脫落，脫落的蒸汽云到達高壓區域會內爆，導致高振幅壓力波，從而侵蝕金屬表面。
圖4 蒸汽云脫落與再入射流機理
可以對表面潛在的侵蝕區域給出一個合理的預測。這些蒸汽塌陷以球的形式繪制在其發生位置的域內，如圖5所示。球的大小與其顏色呈線性比例關系。根據坍塌壓力的大小，從藍色到紅色變化。
圖5 主要蒸汽塌陷事件與冷凝觸發
坍塌事件的速率如圖6所示。可以看到，密網格情況下清楚地預測了更高幅度和更高速率的坍塌。
如何使用 CFD 解決泵和螺旋槳設計中的氣蝕問題
由于氣泡在承受較高壓力時內爆，可能會導致結構損壞，但也會導致不穩定和噪音增加。盡管如此，它仍然是 CFD 工程師必須解決的最具挑戰性的主題之一。它發生在許多領域，例如船用螺旋槳、水翼、魚雷、泵等。許多出版物都涵蓋了該主題，有時從另一個角度，從空化開始到其實際物理建模，使用實用的方法或更復雜的模型。Cadence 希望通過這篇博客文章分享其一些專業知識， 總結最先進的 CFD 技術 用于氣蝕預測并涵蓋不同的應用和 CFD 功能，以滿足工程師的需求。
空化起始
為了最初研究空化的產生，工程師可能會傾向于只查看 3D 場中的壓力水平。標記出總壓力標量場低于蒸氣壓的所有位置，以便可以計算可能發生空化的總體積。這種方法無法準確預測空化及其后果，但它已經可以提供良好的洞察力。這就是 Naval Group 的 Sirehna 在 2016 年 Nutts 出版物中所做的。無論選擇哪種方法，精確的壓力場都是必要的。因此，他們使用了動態和局部細化的網格方法，其中壓力粗麻布是最重要的。
無局部細化（左）和動態網格自適應（右）
空化建模
為了模擬空化的物理現象，第一種方法使用單一流體方法。密度和靜壓的演變通過強大的正壓定律聯系起來，從而能夠對空化現象進行宏觀模擬1。用戶輸入很少，并且不需要額外的傳輸方程。正壓定律用于評估作為單元中局部靜壓函數的局部密度。根據密度的局部值和相應的蒸氣壓，計算單元可以被認為完全充滿液體（= L）、蒸氣（= V）或兩者的混合物。基本余弦函數確定混合區域中正壓定律的輪廓。
在下面的例子中可以很容易地理解正壓定律方法，它顯示了密度和局部壓力之間的直接關系。事實上，我們可以看到，當壓力低于飽和壓力時，在使用正壓定律的情況下，局部密度如何下降到蒸氣和液體的混合物。
展開 由“泵“的噪聲，判斷故障，就這么簡單
隨之而來的內爆引起通常被稱之為汽蝕的噪聲。通常在葉輪葉片非承壓側的氣穴破裂，除引起噪音之外，還會引起嚴重的危害(葉片腐蝕)。
在發生汽蝕時，在一臺8000hp(5970kW)泵的殼體上并靠近入口管線所測得的噪聲等級。汽蝕產生能激發許多頻率的寬帶沖擊；然而，在這種情況下，葉片共有頻率(葉輪葉片數目乘每秒轉數)和它的倍數占支配地位。這種類型的汽蝕噪聲通常產生非常高頻率的噪音，最好稱之為“爆裂聲”。
汽蝕類的噪聲也可能在流量小于設計工況，甚至在可利用的入口NPSH超過了泵所需的NPSH時被聽到，這是一個很令人費解的問題。由Fraser提出的解釋認為這種非常低的無規則頻率但卻是高強度的噪聲源自于葉輪入口或葉輪出口、或兩處的回流，并且每一個離心泵在某一流量下降的工況下都發生這種再循環。在再循環工況下運行損害葉輪葉片入口和出口(也對殼體導向葉片)的承壓側。沖擊類噪聲、無規則噪聲響度的增加，以及當流量下降時入口和出口壓力脈動的增加均可作為再循環的證明。
壓力自動調壓器或流量控制閥可以產生與湍流和氣流分離兩者有關的噪聲。
展開 炸壞實驗室鐵門！日本科學家意外造出最強磁場
由于主線圈由銅和鐵制成，相對于薄薄的銅內襯管更加厚重，因此排斥力和質量的差異會讓內襯管以 5 千米/秒的速度向內內爆。這種現象會不斷壓縮主線圈的靜態磁場，其強度約為 3.2 特斯拉，與核磁共振儀主磁體相當。
在壓縮過程中，研究人員利用了法拉第效應來測量磁場的強度，即當激光穿過磁場時，它的偏振會被磁場扭曲，結合傳播介質的長度和扭曲的角度，便可以得出磁場強度。他們在主線圈中放入了反射性光學探測裝置，輔以熔融石英棒，透鏡，塑料棒和磁場探頭等多種微米和毫米級器材，來識別和測量入射激光的偏振等數據，再經過分析射出的激光數據，計算得出最終的磁場強度變化和峰值。
圖 | 磁場強度的測量方法（來源：嶽山正二郎）
在經過了 40 多微秒的掙扎后，內襯管無法再一步壓縮，其磁場強度達到了 1200 特斯拉的峰值。此后，內襯管以相似的速度回彈，這股強大的力量最終帶著主線圈一起“同歸于盡”，并將實驗室的鐵門也炸壞了，留下了自己來過的痕跡。
至于追求超強磁場的理由，嶽山正二郎教授解釋說，“當磁場強度超過 1000 特斯拉時，你就會發現更有趣的可能性。你可以在電子不常在的材料環境中觀察它們的運動，探索新的電子設備種類，比如納米級別的電子設備。”
這項研究還有助于核聚變發電技術的研發，因為穩定核聚變所需的托卡馬克裝置需要數千特斯拉的強磁場，并且維持數微秒的時長。
如果研究團隊可以進一步提高磁場強度和可控性，那么我們或許離可控的核聚變發電技術又近了一步。
目前，研究團隊正在追求更高的強度記錄。“我們需要調整一下磁場生成器，然后重建一個鐵柜（實驗室）。相比這次的 3.2 兆焦耳，下次我們要充入 5 兆焦耳的能量，應該可以達到 1500 特斯拉的強度，”嶽山正二郎教授如是說。
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