【摘要】：目前的船舶規(guī)范中,通常僅以最大載荷和脈沖的總沖量來進行脈沖載荷下的船體板設計。但是“飽和沖量”的研究表明,總沖量中其實只有達到飽和前的那一部分沖量對最終的大變形有影響,由此在各種情形下確定“飽和沖量”,預測船板大變形就更合理,更準確。本文通過發(fā)展船體板在脈沖載荷下的塑性動力響應問題的剛塑性理論分析法和彈塑性數(shù)值方法,研究飽和沖量現(xiàn)象及其物理機理。主要內(nèi)容如下:(1)船體板在脈沖載荷下的動力響應的剛塑性、彈塑性分析方法。通過對實際材料特性的簡化,剛塑性分析方法能得到較為簡單的解析解或半解析解,彰顯出明確的力學特性和物理意義。但計及實際材料的復雜特性時,需要采用彈塑性分析方法,例如運用有限元軟件的數(shù)值模擬方法。本論文通過對比理論分析方法和彈塑性方法,綜合兩類方法對實際問題進行分析,從而充分發(fā)揮二者的長處。(2)邊界條件、脈沖形狀、塑性移行鉸線對船體板飽和沖量現(xiàn)象的影響。本論文建立具有7種不同邊界條件、受到5種不同形狀的脈沖載荷作用的船體板物理模型,研究邊界條件、脈沖形狀和塑性移行鉸線對船體板飽和沖量的影響,并探索其造成影響的物理機理。(3)將各種形狀的脈沖載荷轉化為等效矩形脈沖載荷的方法�；陲柡蜎_量現(xiàn)象,提出一種將形狀復雜的脈沖轉換為等效的矩形脈沖的方法,并通過剛塑性理論方法和彈塑性仿真方法檢驗等效效果,同時與目前工業(yè)界廣泛使用的經(jīng)驗等效方法相對比,揭示等效方法的物理機理。(4)基于飽和沖量現(xiàn)象的船體板在脈沖載荷作用下的拉伸失效P-I圖。根據(jù)爆炸載荷經(jīng)驗公式和開展的平板砰擊實驗,將工況和結構響應聯(lián)系起來,繪制可用于船體板抗沖擊設計的拉伸失效P-I圖。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U661
【圖文】：

武漢理工大學碩士學位論文第 1 章 緒論究背景和意義與海洋結構物在營運過程中經(jīng)常遭遇脈沖載荷的作用，例如往對其生命力造成嚴重的損害。水面艦艇在戰(zhàn)爭環(huán)境中可能遭受導彈等各種反艦武器的攻擊爆炸最主要的爆炸載荷，可導致艦船結構的大塑性變形（參見設備大范圍的破壞。在結構響應的學術研究和相關的規(guī)范設波爆炸載荷簡化為速度脈沖載荷（Impulsive loading）或者脈

圖 1-2 海洋平臺結構遭遇砰擊載荷洋結構物在脈沖載荷下的塑性動力響應是船舶抗爆抗沖要的工程和學術意義。同時提高結構物的抗沖擊性能對濟發(fā)展和應對世界競爭具有十分重要的戰(zhàn)略意義。作為工程中最簡單、最常見的結構元件，不僅在理論分實驗上也較易實現(xiàn)；另一方面，由于板的動力響應現(xiàn)象荷下響應過程的豐富內(nèi)容，因此板的塑性動力響應的研意義和工程應用價值。設計規(guī)范中，通常船體板結構可能承受的強動載荷僅以總沖量來表征，忽略脈沖形狀對結構響應造成的影響，的響應做出貢獻。但是“飽和沖量”的研究表明，基于計是不準確的，總沖量中其實只有達到飽和前的那一部有影響，由此在各種情形下確定“飽和沖量”， 預測船更準確。且研究“飽和沖量”的機理，有助于了解脈沖

1.4 本文研究思路本論文采用理論分析和數(shù)值模擬相結合的研究方法，基于經(jīng)典的剛塑性模態(tài)分析方法，針對具體的研究對象建立簡化物理模型，如受矩形脈沖載荷作用的各種邊界條件的船體板、受線性衰減脈沖載荷作用的船體板、受指數(shù)衰減脈沖作用的船體板、受三角形脈沖作用的船體板，從而分析邊界條件、脈沖形狀對飽和沖量現(xiàn)象的影響及其機理。對比剛塑性預測與通過有限元軟件計算的彈塑性結構的響應之間的差異，分析造成差異的原因，并給出有物理意義的彈塑性船體板抗沖擊設計公式。通過剛塑性瞬態(tài)分析方法分析移行鉸線對線性上升指數(shù)衰減脈沖載荷作用下固支方板的動力響應的影響。綜合模態(tài)分析和瞬態(tài)分析對脈沖形狀的研究結果，提出一種基于飽和沖量的等效方法，將形狀復雜的脈沖轉換為較易求解的矩形脈沖載荷，分別用彈塑性模型和剛塑性模型檢驗飽和等效方法的適用性。結合飽和沖量現(xiàn)象、飽和等效方法，預測船體板在爆炸載荷和砰擊載荷下的響應，并繪制拉伸失效 P-I 圖。綜合以上所有分析，提出一套科學準確的基于飽和沖量的船體板塑性動力響應分析方法。

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本文編號：2744621