本文關(guān)鍵詞：艦艇抗沖防護(hù)覆蓋層水下抗爆機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：艦艇的水下爆炸抗沖擊性能與它的戰(zhàn)斗力、生命力密切有關(guān),具有重要的戰(zhàn)略地位。根據(jù)當(dāng)今我國艦艇設(shè)計(jì)新的發(fā)展需求,強(qiáng)化和提高艦艇整體抗沖擊水平,達(dá)到保護(hù)主船體結(jié)構(gòu)和改善設(shè)備沖擊環(huán)境的目的,本文重點(diǎn)開展艇體濕表面抗沖防護(hù)覆蓋層水下抗爆機(jī)理及實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)研究。研究成果對(duì)不同覆蓋層的水下爆炸動(dòng)響應(yīng)特性、抗沖擊性能和機(jī)理認(rèn)識(shí)做出深刻的闡釋,為新型結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)和進(jìn)一步優(yōu)化提供方法,同時(shí)也為在實(shí)船上的應(yīng)用打下良好的理論基礎(chǔ)。論文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作： (1)覆蓋層壓縮行為和力學(xué)特性的參數(shù)化分析：根據(jù)橡膠材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),選擇合適的超彈性本構(gòu)模型,確定材料模型參數(shù),對(duì)不同周期性蜂窩覆蓋層(手性、六角凹孔、圓孔)的壓縮行為和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行細(xì)致分析。探討壓縮速度、覆蓋層胞元拓?fù)湫问�、高度及鏤空率對(duì)壓縮性能的影響。研究覆蓋層的變形機(jī)制、能量吸收特性及緩沖機(jī)理,尋找給定基體材料和重量下承壓性能優(yōu)良的覆蓋層結(jié)構(gòu)。 (2)水下爆炸沖擊載荷和覆蓋層的相互作用機(jī)制：研究沖擊載荷下波在不同介質(zhì)中的傳播規(guī)律、水下非接觸性爆炸下流體和覆蓋層之間的流固耦合效應(yīng)、覆蓋層的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程、沖擊波能量的耗散機(jī)制。比較相同材料和重量的實(shí)芯橡膠與蜂窩覆蓋層在抗沖擊性能上的差異。從覆蓋層胞元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、高度、鏤空率、面板材料對(duì)防護(hù)性能的影響,探討基于阻抗失配、變形吸能原理的覆蓋層隔沖、耗能機(jī)理。 (3)分層圓孔蜂窩覆蓋層的優(yōu)化設(shè)計(jì)：利用流固耦合效應(yīng)和結(jié)構(gòu)的分段能量吸收特性,將功能梯度材料引入到覆蓋層的水下爆炸抗沖擊設(shè)計(jì)中,主要探討不同壓力幅值入射沖擊波載荷作用下梯度半徑圓孔覆蓋層的壓縮性能和水下沖擊防護(hù)效果之間的內(nèi)在關(guān)系。并從頻域的角度,分析空爆和水下爆炸下不同覆蓋層對(duì)板沖擊環(huán)境的影響。 (4)潛艇覆蓋層在高靜水壓及沖擊作用下變形吸能特性的探討：為解決覆蓋層承壓與抗沖之間存在的矛盾,借鑒“高的靜剛度、低的動(dòng)剛度”的思想,對(duì)六邊形蜂窩覆蓋層做進(jìn)一步改進(jìn),即在空腔中放置兩薄彎曲鋼片,開展覆蓋層在高靜水壓及沖擊作用下的變形吸能特性研究。重點(diǎn)討論鋼片厚度和偏距對(duì)壓縮特性和抗沖擊性能的影響。 (5)抗沖覆蓋層的試驗(yàn)研究：針對(duì)覆蓋層的實(shí)際抗沖效果,分別開展不同覆蓋層-氣背殼板結(jié)構(gòu)的水下抗爆性能對(duì)比試驗(yàn)和敷設(shè)不同覆蓋層圓板結(jié)構(gòu)的水下爆炸響應(yīng)特性研究。通過比較敷設(shè)覆蓋層前后的爆炸壓力、壁壓、加速度及應(yīng)變時(shí)域響應(yīng),分析覆蓋層的抗爆作用機(jī)理及對(duì)實(shí)際效果進(jìn)行評(píng)估,并與仿真結(jié)果做對(duì)比。同時(shí),結(jié)合耦合面附近空化及射流的形成過程及潰滅的影像資料進(jìn)一步考察水下沖擊波、氣泡對(duì)柔性覆蓋層的作用過程,解釋有無柔性覆蓋層的抗沖擊防護(hù)機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1215495