【摘要】：內(nèi)爆是指反艦武器戰(zhàn)斗部穿甲并在艙室內(nèi)部空氣介質(zhì)內(nèi)延時(shí)爆炸,這是反艦武器針對(duì)艦船的重要攻擊手段,水面艦船作為海戰(zhàn)的重要武器平臺(tái)會(huì)在爆炸載荷的作用下遭受嚴(yán)重的損害甚至喪失生命力,為保護(hù)重要艙室提高艦船生命力,提高艙室結(jié)構(gòu)抗內(nèi)爆載荷的性能具有重要意義,其中需要重點(diǎn)分析艙壁在內(nèi)爆載荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律。艙室結(jié)構(gòu)抗內(nèi)爆載荷的動(dòng)態(tài)響應(yīng)涉及空中爆炸沖擊波的產(chǎn)生和傳播,以及空氣沖擊波的重要參數(shù),艦船板架在空氣沖擊波作用下的變形、吸能以及破壞模式和有泄爆口艙室的艙壁在空氣沖擊波作用下的加速度以及位移響應(yīng)。主要利用ANSYS/LS-DYNA商用非線性有限元分析軟件對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)涉及的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)值模擬分析,并根據(jù)學(xué)者的實(shí)驗(yàn)和理論對(duì)數(shù)值模擬的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行解釋。具體的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:(1)分析了空氣沖擊波的傳播及其重要參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式,對(duì)非線性有限元軟件ANSYS/LS-DYNA中ALE算法的基本控制方程和解法進(jìn)行了分析,并給出了空中爆炸算例,結(jié)合學(xué)者的試驗(yàn)結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了對(duì)比分析;利用合適的參數(shù),利用數(shù)值模擬方法對(duì)無反射邊界條件對(duì)空中爆炸超壓峰值的影響范圍進(jìn)行了研究。根據(jù)上述分析,空中爆炸沖擊波是帶稀疏波區(qū)的特殊空氣波,對(duì)超壓峰值和正壓區(qū)作用時(shí)間的計(jì)算可以選取Henrych的經(jīng)驗(yàn)公式作為主要參考,對(duì)比沖量的計(jì)算可以選取Sadovskyi的公式作為參考;在對(duì)空中爆炸進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí),無反射邊界條件的影響會(huì)隨著模型尺寸的增加逐漸變大,當(dāng)邊界處超壓峰值逐漸增大時(shí),模型尺寸與考察范圍的比例也逐漸增大;當(dāng)模型尺寸即空氣域尺寸與考察范圍尺寸比例增大到一定程度時(shí),可減弱無反射邊界條件的影響。(2)分析利用能量法求解板架的變形;給出了空爆載荷下加筋板架結(jié)構(gòu)響應(yīng)的數(shù)值模擬算例,對(duì)爆炸載荷對(duì)不同結(jié)構(gòu)的加筋板架響應(yīng)的影響進(jìn)行了分析,重點(diǎn)分析了加強(qiáng)筋對(duì)板架與空氣耦合面超壓峰值的影響。根據(jù)上述分析,板架加筋結(jié)構(gòu)對(duì)板架不同位置的超壓峰值和位移值有一定的影響,加強(qiáng)筋處于迎爆面的板架超壓峰值結(jié)果較處于背爆面的板架小;測(cè)點(diǎn)據(jù)爆源位置較近時(shí),加強(qiáng)筋對(duì)測(cè)點(diǎn)位置超壓峰值幾乎沒有影響,加強(qiáng)筋對(duì)沖擊波的反射作用影響范圍不大。(3)分析了爆炸載荷沖擊波在艙室中的傳播,重點(diǎn)討論了沖擊波的正入射和斜入射,以及沖擊波的匯聚作用;分析了沖擊波對(duì)艙壁結(jié)構(gòu)的破壞模式;利用數(shù)值模擬方法分析了艙室結(jié)構(gòu)在空中爆炸載荷作用下的響應(yīng),以及泄爆口數(shù)量、位置和尺寸對(duì)帶泄爆口艙室結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。通過上述分析,板架應(yīng)力集中主要在邊界和加強(qiáng)筋位置;泄爆口面積與艙室的結(jié)構(gòu)響應(yīng)呈負(fù)相關(guān);對(duì)有一定面積泄爆口的艙室,泄爆口的數(shù)量越少越好;對(duì)于一定質(zhì)量的炸藥,泄爆口與爆源的相對(duì)距離一定時(shí),存在某一臨界的泄爆口面積,當(dāng)泄爆口面積小于此值時(shí),泄爆口不能顯著改變艙壁的結(jié)構(gòu)響應(yīng),當(dāng)泄爆口的面積大于此值時(shí),泄爆口的作用能顯著減小艙壁的結(jié)構(gòu)響應(yīng),且相對(duì)距離較近時(shí)臨界的泄爆面積較小,相對(duì)距離較大時(shí)臨界的泄爆面積較大;對(duì)于一定質(zhì)量的炸藥,當(dāng)泄爆口與爆源的相對(duì)距離較近時(shí),泄爆口數(shù)量越少,越有利于減小艙壁的結(jié)構(gòu)響應(yīng),當(dāng)相對(duì)距離較遠(yuǎn)時(shí),泄爆口的數(shù)量對(duì)艙壁的結(jié)構(gòu)響應(yīng)幾乎沒有影響。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U674.7
【圖文】：

圖 1.1 矩形板爆炸載荷下變形求解過程板在爆炸載荷作用下的變形和破壞進(jìn)行了理論和實(shí)臺(tái)錐體斜邊伸長(zhǎng)量由邊界拉伸應(yīng)變和平臺(tái)拉伸應(yīng)變應(yīng)變場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算結(jié)果能有比較好的吻文中給出了固支方板應(yīng)變場(chǎng)的破裂臨界壓力，結(jié)果表薄板，破裂會(huì)從邊界開始。薄膜效應(yīng)會(huì)受撓度的影響，彭興寧等利用能量法推變形的計(jì)算公式，根據(jù)公式和試驗(yàn)結(jié)果，利用靜力的簡(jiǎn)化計(jì)算方法[14]。由于求解時(shí)形函數(shù)的不同假定的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度的影響�；妮S力-彎矩交互作用曲線推導(dǎo)了梁達(dá)到塑性弦狀軟件 ANSYS 對(duì)四邊固支單向加筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分

爆炸載荷下的響應(yīng)進(jìn)行了研究[19]。對(duì)五種不同的加筋、雙加筋、交叉加筋、雙交叉加筋五種不同位移結(jié)果。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的不同的模式，而加筋可能使平板的失效提前，文中還考類似的研究方法，對(duì)固支平板在局部爆炸載荷下局部載荷下不同脈沖載荷對(duì)永久中心位移的影響構(gòu)造成的局部應(yīng)力集中。此文對(duì)幾種不同結(jié)構(gòu)加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和新的思路。s Goel 對(duì)空爆載荷下如圖 1.2 所示的幾種不同加筋和實(shí)驗(yàn)研究[26]，研究分析了幾種不同模型的中心形和考慮阻尼下的變形，結(jié)果表明，加強(qiáng)筋能顯加筋板的板厚不能導(dǎo)致位移的顯著減小，同時(shí)加

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本文編號(hào)：2742150