本文關鍵詞：隨機爆炸載荷作用下船用加筋板動力可靠性分析

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【摘要】：現代海戰(zhàn),主要常規(guī)武器為魚雷、水雷等水下武器,水雷、魚雷在水下爆炸的瞬間會產生巨大能量,這種高溫高壓能量會迅速向外擴散,因此在爆炸點壓縮周圍水域產生沖擊波。雖然該爆炸不會使艦船產生嚴重破損,但會引起劇烈振動及較大塑性變形,導致艦船上機械設備和電子儀器損壞,失去戰(zhàn)斗力。因此,研究遠場爆炸載荷作用下結構動力可靠性具有重要的理論價值和廣泛的應用前景。本文主要是對隨機爆炸載荷作用下加筋板結構響應及其動力可靠性進行研究。在爆炸沖擊波理論的基礎上,將水下爆炸沖擊波的數值仿真與經驗公式進行對比分析,并在此基礎上研究了數值仿真過程中網格尺寸對計算結果的影響,以最優(yōu)網格尺寸數值模擬研究水下爆炸的傳播過程,并對爆炸載荷的統計規(guī)律進行探討,分析隨機爆炸載荷作用下加筋板結構的動態(tài)響應,最后對加筋板的動力可靠性進行初探,主要研究內容如下:(1)采用LS-DYNA對水下爆炸的傳播特性進行分析,將峰值壓力與經驗公式進行比較,兩者吻合較好,在此基礎上,研究了有限元模型的網格尺寸對沖擊波峰值壓力的影響;(2)選取炸藥密度、水密度作為隨機變量,采用蒙特卡洛結合有限元的方法,得到不同爆距,不同時刻的沖擊波峰值壓力的概率密度,并檢驗其是否服從正態(tài)分布,并采用最大熵法擬合其概率密度函數,研究不同時刻爆炸載荷的統計規(guī)律;(3)為了研究加筋板在隨機爆炸載荷作用下的可靠性,采用解析法推導了爆炸載荷作用下薄板結構的振動方程及其動態(tài)響應,單自由度模型的振動方程及結構響應,以及采用等效剛度法求解加筋板在爆炸載荷作用下的振動方程,并以100kg裝藥量為例,采用一次二階矩法對薄板和加筋板結構的可靠性進行研究。(4)采用LS-DYNA軟件對遠場水下爆炸作用下的加筋板進行數值仿真分析,得到加筋板在爆炸載荷作用下的動態(tài)響應,并與解析結果進行比較。選取彈性模量、切線模量、屈服強度、泊松比、水的密度作為隨機變量,采用蒙特卡洛方法和最大熵法得到響應的概率分布,對結構的動力可靠性進行初步研究。
【關鍵詞】：隨機爆炸載荷 峰值壓力 可靠性 加筋板
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 國內外研究現狀14-18
• 1.2.1 水下爆炸的研究現狀與進展14-15
• 1.2.2 爆炸作用下加筋板的動態(tài)響應研究現狀15-17
• 1.2.3 結構可靠性研究現狀17-18
• 1.3 本文主要研究內容18-19
• 第2章 水下爆炸理論及數值仿真方法研究19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 水下爆炸現象和基本原理19-23
• 2.2.1 爆轟波C-J理論19-21
• 2.2.2 沖擊波理論21-22
• 2.2.3 水下爆炸引起水介質運動規(guī)律22-23
• 2.3 水下爆炸載荷數值模擬方法23-28
• 2.3.1 數值仿真算法23-24
• 2.3.2 狀態(tài)方程24-25
• 2.3.3 計算模型25
• 2.3.4 結果分析25-26
• 2.3.5 不同網格尺寸的影響26-28
• 2.4 本章小結28-31
• 第3章 水下爆炸載荷的統計規(guī)律研究31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 Monte Carlo法31-33
• 3.2.1 直接蒙特卡洛法的理論基礎31-32
• 3.2.2 蒙特卡洛法的基本理論32-33
• 3.2.3 蒙特卡洛法的計算步驟33
• 3.3 最大熵法33-37
• 3.4 水下爆炸載荷的統計特性37-46
• 3.4.1 有限元模型的建立37
• 3.4.2 隨機變量的確定37-38
• 3.4.3 數值仿真計算結果38-39
• 3.4.4 結果統計分析39-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第4章 基于解析法的爆炸作用下加筋板的可靠性分析47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 爆炸作用下板的振動響應47-52
• 4.2.1 平板的振動方程47-51
• 4.2.2 單自由度模型51-52
• 4.2.3 等效加筋板的振動方程52
• 4.3 計算實例52-56
• 4.4 可靠性基本理論56-58
• 4.5 解析法求解的加筋板可靠性分析58-60
• 4.5.1 應力統計特性58-59
• 4.5.2 極限狀態(tài)方程59-60
• 4.5.3 加筋板的可靠度60
• 4.6 本章小結60-63
• 第5章 基于Monte Carlo的爆炸載荷作用下的加筋板可靠性直接計算63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 爆炸作用下加筋板動態(tài)響應分析63-74
• 5.2.1 有限元模型的建立63-64
• 5.2.2 加筋板的動態(tài)響應64-74
• 5.3 爆炸作用下加筋板的可靠性分析74-75
• 5.4 本章小結75-77
• 總結與展望77-79
• 參考文獻79-83
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文83-85
• 致謝85-87
• 附錄87-94

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本文編號：1111888