為了進(jìn)一步提升艦船的水下抗爆、抗沖擊性能,本論文以近場水下爆炸載荷毀傷艦船焊接板結(jié)構(gòu)為背景,研究多次近場水下爆炸載荷作用下焊接板的塑性動(dòng)態(tài)響應(yīng)與沖擊損傷特性,為建立水面艦船的毀傷評(píng)估與防護(hù)設(shè)計(jì)方法提供參考,具有重要的工程指導(dǎo)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。本論文基于水下爆炸載荷作用下薄板塑性變形應(yīng)變場理論,采用數(shù)值仿真與試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究多次近場水下爆炸載荷作用下船用鋼板與焊接板的變形與破損問題。首先,本論文對(duì)國內(nèi)外關(guān)于近場水下爆炸載荷特性及其作用于船用鋼板、焊接板的動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究現(xiàn)狀做了總結(jié)。針對(duì)船用鋼板與焊接板在多次近場水下爆炸載荷作用下的動(dòng)態(tài)塑性變形及沖擊損傷問題,開展某典型船用焊接鋼板母材、焊縫和熱影響區(qū)材料的準(zhǔn)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn),得到三種材料的靜、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能參數(shù),進(jìn)而據(jù)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果擬合某典型船用焊接鋼板各部分材料的Johnson-Cook本構(gòu)模型。其次,基于Autodyn軟件建立焊接板水下爆炸的有限元模型,開展近場水下爆炸載荷作用下船用焊接板與鋼板動(dòng)態(tài)響應(yīng)的數(shù)值仿真研究,據(jù)仿真結(jié)果分析近場水下爆炸載荷與試驗(yàn)板的流固耦合機(jī)理,得到船用焊接板與鋼板的沖擊響應(yīng)規(guī)律;分別從焊接板與鋼板結(jié)構(gòu)的速度、撓度、厚度減薄率方面分析其在近場水下爆炸載荷作用下的動(dòng)態(tài)塑性變形規(guī)律。最后,基于水下爆炸鼓脹試驗(yàn)研究多次近場水下爆炸載荷作用下焊接板與鋼板的沖擊損傷特性,通過分析試驗(yàn)結(jié)果得到多次近場水下爆炸載荷作用下焊接板與鋼板的塑性變形特性。從焊接板與鋼板結(jié)構(gòu)的撓度、應(yīng)變、厚度減薄率方面分析其在多次近場水下爆炸載荷作用下的沖擊損傷規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,基于拉伸應(yīng)變假設(shè)分析焊接板與鋼板在多次近場水下爆炸載荷作用下的破壞模式,得到焊接板的動(dòng)態(tài)斷裂極限應(yīng)變。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U674.70
【部分圖文】：

圖 2.1 沖擊載荷作用下薄板的變形形貌2.2 水下爆炸載荷特性分析水下爆炸與空氣中的爆炸明顯不同，由于水的不可壓縮性導(dǎo)致相同當(dāng)量的炸藥爆炸后，水中產(chǎn)生的沖擊波強(qiáng)度遠(yuǎn)高于空氣中的沖擊波強(qiáng)度；同時(shí)由于水介質(zhì)的慣性效應(yīng)，爆轟產(chǎn)物在水中經(jīng)歷膨脹、壓縮的周期性運(yùn)動(dòng)，從而形成氣泡脈動(dòng)。水下爆炸自由場中沖擊波壓力隨時(shí)間的變化規(guī)律為：m( ) etP t P = (2.1)式中：Pm是沖擊波的峰值壓力，t 是沖擊波峰值結(jié)束后的時(shí)間， 是指數(shù)衰減時(shí)間。其中，沖擊波峰值 Pm、指數(shù)衰減時(shí)間 、沖擊波正壓作用時(shí)間 t+的經(jīng)驗(yàn)公式如下：mP k x = (2.2)

中北大學(xué)學(xué)位論文板塑性變形應(yīng)變場分析分析固支背空薄板在水下爆炸沖擊波加的類球冠變形如圖 2.2所示，此時(shí)薄板中任一時(shí)間段 dt，存在如下關(guān)系：2 2drπ π( dr) ( dh) 2π ( dhcosr h r h r h = +

中北大學(xué)學(xué)位論文2 是焊接方法的示意圖，圖 3.3 是鋼板焊接前后的實(shí)藝參數(shù)見表 3.1，焊接后經(jīng)船廠檢測焊接質(zhì)量符合國樣取材要求。圖 3.4 是焊接鋼板母材、焊縫和熱影響拉伸試樣及 SHPB 動(dòng)態(tài)壓縮試樣實(shí)物，三種試樣的軸
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本文編號(hào)：2870254