為得到艙內(nèi)爆炸載荷簡(jiǎn)化計(jì)算方法,將艙內(nèi)爆炸下目標(biāo)壁面受到的內(nèi)爆載荷在時(shí)間分布上分為爆炸沖擊波作用和準(zhǔn)靜態(tài)壓力作用2個(gè)階段,在空間分布上分為非角隅中間區(qū)域、兩面角隅區(qū)和三面角隅區(qū),建立了艙內(nèi)爆炸下目標(biāo)壁面所受載荷的簡(jiǎn)化計(jì)算模型,并通過(guò)Matlab編程實(shí)現(xiàn),得到目標(biāo)壁面受到的艙內(nèi)爆炸載荷總沖量,其結(jié)果與數(shù)值仿真結(jié)果吻合較好。該簡(jiǎn)化模型可用于艦船艙內(nèi)爆炸載荷強(qiáng)度及壁面總沖量的快速工程估算。 

【文章來(lái)源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(17)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

艙內(nèi)爆炸下壁面峰值壓力空間分布模型Fig.2Spatialdistributionmodelofpeakpressureundertheexplosioninthecabin

度為H，艙室寬度為B，將艙內(nèi)爆炸下壁面各點(diǎn)受到的爆炸沖擊波超壓峰值p1按空間分布劃分為三大類(lèi)區(qū)域，第1類(lèi)區(qū)域?yàn)榉墙怯缰虚g區(qū)域，第2類(lèi)為兩面邊界交匯的兩面角隅區(qū)，第3類(lèi)為三面邊界交匯的三面角隅區(qū)。依據(jù)其各自的載荷特性，分別對(duì)三類(lèi)區(qū)域的反射沖擊波超壓峰值p1建立其簡(jiǎn)化計(jì)算方法。其中艙內(nèi)爆炸載荷受角隅匯聚效應(yīng)影響的區(qū)域范圍較為固定，為便于簡(jiǎn)化計(jì)算，將邊界角隅匯聚區(qū)的統(tǒng)一寬度d取為壁面短邊長(zhǎng)度H的1/10，即d=0.1H。圖2艙內(nèi)爆炸下壁面峰值壓力空間分布模型Fig.2Spatialdistributionmodelofpeakpressureundertheexplosioninthecabin2.1反射沖擊波超壓峰值p12.1.1非角隅中間區(qū)域pmZ=√x2+y2+D2/3√W對(duì)于第1類(lèi)的非角隅中間區(qū)域，將其分為8個(gè)相類(lèi)似的三角區(qū)域。以圖2中區(qū)域3為例，對(duì)該區(qū)域的內(nèi)爆載荷峰值p1進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。將中間區(qū)域3內(nèi)各點(diǎn)的爆炸沖擊波超壓峰值p1假設(shè)為一個(gè)連續(xù)的平面函數(shù)，該平面函數(shù)由三角區(qū)域的3個(gè)點(diǎn)p1（0，0），p1（0，x0-d）和p1（x0-d，y0-d）確定，即三點(diǎn)確定一個(gè)平面函數(shù)p1=f（x，y），再由所得平面函數(shù)計(jì)算出區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)（x，y）的超壓峰值p1（x，y），如圖3所示。為了求得該平面函數(shù)，就要先確定3個(gè)角點(diǎn)A點(diǎn)、B點(diǎn)和C點(diǎn)的超壓峰值計(jì)算方法。根據(jù)Henrych提出的經(jīng)驗(yàn)公式（1）可計(jì)算這3個(gè)點(diǎn)的爆炸沖擊波入射超壓峰值，其中比例距離，x和y分為壁面坐標(biāo)系下目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)，D為裝藥到壁面的垂直距離，W為裝藥質(zhì)量。pm=1.40717Z+0.55397Z20.03572Z3+0.000625Z4,0.05Z0.3，0.61938Z0.03262Z2+0.21324Z3,0.3Z1，0.0662Z+0.405Z2+0.3288Z3,1Z10。(1)pmZ=R/3√其中：為爆炸沖擊波入射超壓峰值；W為比例距離，R為T(mén)NT裝藥爆心到目標(biāo)測(cè)量位置的直線距離，W為裝藥質(zhì)量。為便于解釋說(shuō)

將式（5）代入式（4）即可求得當(dāng)該點(diǎn)發(fā)生馬赫反射時(shí)，其爆炸沖擊波反射超壓峰值p1。采用式（1）～式（5）的判定及計(jì)算方法，分別求出點(diǎn)（0，x0-d）和（x0-d，y0-d）處的反射沖擊波超壓峰值pB和pC。如此則分別求出了區(qū)域3的3個(gè)角點(diǎn)（0，0），（0，x0-d）和（x0-d，y0-d）的反射沖擊波超壓峰值pA，pB和pC。再由以上這3個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)（0，0，pA），（0，x0-d，pB）和（x0-d，y0-d，pC）計(jì)算求得整個(gè)區(qū)域3內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的反射沖擊波超壓峰值所滿足的平面函數(shù)的表達(dá)式p1=f（x，y），其一般形式為：p1(x,y)=k1x+k2y+C1。(6)其中：k1，k2，C1為根據(jù)（0，0，pA），（0，x0-d，pB）和（x0-d，y0-d，pC）三點(diǎn)坐標(biāo)確定的常數(shù)，且對(duì)于區(qū)域3來(lái)說(shuō)，C1=pA。通過(guò)以上簡(jiǎn)化計(jì)算方法，對(duì)于中間區(qū)域劃分成的8個(gè)小三角區(qū)域內(nèi)任意一點(diǎn)，均可采用式（1）～式（6）的計(jì)算方法，求得其爆炸沖擊波反射超壓峰值p1。2.1.2兩面角隅區(qū)對(duì)于圖2中第2類(lèi)的兩面角隅區(qū)，根據(jù)其位置，也將其分成上下左右4個(gè)區(qū)域，以兩面角隅區(qū)1為例，依據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果的角隅壓力載荷特性，建立該區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的爆炸沖擊波反射超壓峰值p1的簡(jiǎn)化分布及計(jì)算方法，如圖4所示。圖4兩面角隅區(qū)1的內(nèi)爆沖擊波反射超壓峰值分布Fig.4Peakdistributionofshockwavereflectionoverpressureinthedihedralcornerregion1對(duì)兩面角隅區(qū)的峰值及比沖量進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)，可以認(rèn)為對(duì)于兩面角隅區(qū)1，在其區(qū)域統(tǒng)一寬度（d）的方向上，反射沖擊波的峰值壓力和比沖量無(wú)變化，即p1（x1，y0）=p1（x1，y1）=p1（x1，y2），其中（x1，y0），（x1，y1），（x1，y2）為兩面角隅區(qū)1內(nèi)x坐標(biāo)相同，y坐標(biāo)不同的3點(diǎn)。因此在圖4中的兩面角隅區(qū)1中任意一點(diǎn)（x，y）的反射沖擊波超壓峰值只是與x坐標(biāo)有關(guān)的函數(shù)，即p1（x，

【參考文獻(xiàn)】：
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