【摘要】：基于可壓縮流體力學(xué)基本理論,采用間斷迦遼金(DG)方法結(jié)合直接虛擬流(DGF)方法和水平集(LS)方法(LS-DGF-DG方法),首先建立水下爆炸爆轟模型,對不同裝藥形式的水下爆炸沖擊波載荷進(jìn)行對比研究,分析討論裝藥形狀對沖擊波載荷特性和爆轟產(chǎn)物初始形態(tài)的影響,隨后將數(shù)值結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對比,驗(yàn)證LS-DGF-DG計(jì)算程序的有效性,最后通過非線性有限元軟件ABAQUS建立船體加筋板架模型,將LS-DGF-DG計(jì)算得到的近場水下爆炸載荷傳輸給ABAQUS,模擬加筋板架結(jié)構(gòu)在近場水下爆炸載荷作用下的毀傷過程,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比分析,總結(jié)相關(guān)規(guī)律。結(jié)果表明:起爆初期,柱形裝藥逐漸形成橢球形的爆轟產(chǎn)物,最終膨脹為球形;裝藥徑向的沖擊波壓力峰值高于軸向,柱形裝藥的沖擊波壓力峰值高于球形裝藥的壓力峰值;在近場水下爆炸載荷的作用下,加筋板架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性大變形和剪切破壞的現(xiàn)象,數(shù)值結(jié)果與試驗(yàn)值吻合良好;加強(qiáng)筋的強(qiáng)弱對板架結(jié)構(gòu)的破壞模式和塑性變形程度有較大影響,加強(qiáng)筋較強(qiáng),破壞首先從加強(qiáng)筋位置出現(xiàn),加強(qiáng)筋較弱,破壞主要出現(xiàn)在固支邊界處。
【圖文】：

構(gòu)的毀傷特性，LS-DGF-DG-FEM聯(lián)合算法的計(jì)算過程(見圖1)。具體的計(jì)算過程如下所述:建立二維軸對稱LS-DGF-DG爆轟模型，裝藥起爆后迅速形成爆轟產(chǎn)物并釋放沖擊波，在結(jié)構(gòu)所在位置處記錄沖擊波壓力載荷時(shí)歷曲線;沖擊波壓力載荷得到后程序轉(zhuǎn)到ABAQUS軟件，將壓力載荷曲線施加在結(jié)構(gòu)與水域的耦合面上，通過ABAQUS有限元軟件計(jì)算結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)。為了充分考慮結(jié)構(gòu)對流場中載荷分布的影響，在ABAQUS有限元軟件中選用散波公式進(jìn)行計(jì)算，結(jié)構(gòu)響應(yīng)由入射波和散射波的響應(yīng)疊加。ABAQUS軟件中的具體操作過程詳見文獻(xiàn)［9］。圖1LS-DGF-DG-FEM聯(lián)合算法求解近場爆炸示意圖Fig．1LS-DGF-DG-FEMmodelofahullgrillagesubjectedtonear-fieldunderwaterexplosion2水下爆炸載荷數(shù)值模擬魚雷等水下攻擊型武器多為柱形裝藥，而之前有關(guān)水下爆炸的研究大多基于球形裝藥模型，或?qū)⒅窝b藥等效為球形裝藥，然而裝藥形狀對載荷特性具有一定的影響，所以考慮裝藥的起爆形狀是十分必要的。本文首先探討了球形裝藥和柱形裝藥對水下爆炸載荷的影響，數(shù)值模型見圖2，，圖中水域的尺寸a=2．4m、b=4．0m，采用球形裝藥和等截面的柱形裝藥，球形裝藥半徑r=0．1m，裝藥截面半徑d=0．0667m，裝藥長度l=0．3m。坐標(biāo)系見圖2，o點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，裝藥中心的坐標(biāo)為(0，2．0)，沖擊波壓力測點(diǎn)A的坐標(biāo)為(0．5，2．0)，測點(diǎn)B的坐標(biāo)為(1．0，2．0)，測點(diǎn)C的坐標(biāo)為(0，2．5)，測點(diǎn)D的坐標(biāo)為(0，3．0)。模型采用均勻分布的四邊形網(wǎng)格，共計(jì)384000個(gè)網(wǎng)格。球形裝藥和柱形裝藥起爆方式均為中心點(diǎn)起爆。圖2數(shù)值模型Fig．2Numericalmodel66振動(dòng)與沖擊2016年第35卷

澆鈉屑撲悖?結(jié)構(gòu)響應(yīng)由入射波和散射波的響應(yīng)疊加。ABAQUS軟件中的具體操作過程詳見文獻(xiàn)［9］。圖1LS-DGF-DG-FEM聯(lián)合算法求解近場爆炸示意圖Fig．1LS-DGF-DG-FEMmodelofahullgrillagesubjectedtonear-fieldunderwaterexplosion2水下爆炸載荷數(shù)值模擬魚雷等水下攻擊型武器多為柱形裝藥，而之前有關(guān)水下爆炸的研究大多基于球形裝藥模型，或?qū)⒅窝b藥等效為球形裝藥，然而裝藥形狀對載荷特性具有一定的影響，所以考慮裝藥的起爆形狀是十分必要的。本文首先探討了球形裝藥和柱形裝藥對水下爆炸載荷的影響，數(shù)值模型見圖2，圖中水域的尺寸a=2．4m、b=4．0m，采用球形裝藥和等截面的柱形裝藥，球形裝藥半徑r=0．1m，裝藥截面半徑d=0．0667m，裝藥長度l=0．3m。坐標(biāo)系見圖2，o點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，裝藥中心的坐標(biāo)為(0，2．0)，沖擊波壓力測點(diǎn)A的坐標(biāo)為(0．5，2．0)，測點(diǎn)B的坐標(biāo)為(1．0，2．0)，測點(diǎn)C的坐標(biāo)為(0，2．5)，測點(diǎn)D的坐標(biāo)為(0，3．0)。模型采用均勻分布的四邊形網(wǎng)格，共計(jì)384000個(gè)網(wǎng)格。球形裝藥和柱形裝藥起爆方式均為中心點(diǎn)起爆。圖2數(shù)值模型Fig．2Numericalmodel66振動(dòng)與沖擊2016年第35卷
【作者單位】： 哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(U1430236;51479041;51279038)
【分類號(hào)】：U674.70

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