本文關(guān)鍵詞：水下爆炸載荷及其作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)值研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水下爆炸研究自19世紀(jì)末以來已經(jīng)有一百多年的歷史了,但是我國在近十幾年才開始逐漸重視艦船和艦載設(shè)備的抗沖擊性能。由于水下爆炸的物理過程瞬變復(fù)雜,不同樣式結(jié)構(gòu)在不同爆距,不同藥量,不同時間尺度載荷下的損傷模式又多樣化,并涉及到多個領(lǐng)域的科學(xué)前沿問題,所以水下爆炸問題研究還有許多機理上不清楚的地方。水下爆炸載荷一般包括沖擊波、氣泡和空化效應(yīng)。這些載荷不止在時間尺度上不一樣,壓力峰值也往往不在一個量級。所以要想同時考慮這些載荷對結(jié)構(gòu)的影響,并分析出不同載荷下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的差異比較困難。數(shù)值研究已經(jīng)成為探索水下爆炸現(xiàn)象機理的重要手段,國內(nèi)外學(xué)者也基于各種商業(yè)軟件對水下爆炸問題進行研究,但主要集中在沖擊波載荷作用下結(jié)構(gòu)物的動態(tài)響應(yīng)研究,這是因為不管是Ls-Dyna的ALE法還是Autodyn的CEL法對于沖擊波載荷計算還算準(zhǔn)確,但是要計算氣泡脈動載荷對結(jié)構(gòu)物的影響非常困難,一般只停留在二維氣泡脈動模擬,不涉及到結(jié)構(gòu),而且氣泡脈動對網(wǎng)格要求很高,計算效率很低,所以相比于其他商業(yè)軟件,通過Abaqus內(nèi)置Geers-Hunter模型和聲-結(jié)構(gòu)耦合法可以解決上述商業(yè)軟件的不足,較精確地模擬不同時間尺度載荷下結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)。 本文首先闡述了Abaqus模擬水下爆炸的理論基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)上分別通過顯式求解器和隱式求解器計算了水下爆炸沖擊波和氣泡載荷；其次針對理論分析可能出現(xiàn)的空化現(xiàn)象,用數(shù)值模擬的方式對其進行了驗證,計算結(jié)果和實驗值較一致,說明了片空化效應(yīng)不可忽視；然后通過聲-結(jié)構(gòu)耦合法對幾種背空板進行數(shù)值模擬,討論了水域建模的注意事項,Geers-Hunter模型的適適范圍,驗證了結(jié)構(gòu)周圍的局部空化現(xiàn)象以及氣泡載荷對結(jié)構(gòu)的影響,氣泡載荷有可能引起結(jié)構(gòu)更大的變形；接著通過分析比較近幾年逐漸熱門的多孔金屬夾層板的抗沖擊性能,指出金屬泡沫夾層板的抗沖擊優(yōu)勢；最后計算了一艘船模在水下爆炸載荷作用下的動態(tài)響應(yīng),分析了不同載荷對結(jié)構(gòu)的影響,為整船的抗沖擊性能分析設(shè)計提供一定的參考。
【關(guān)鍵詞】：水下爆炸 聲-結(jié)構(gòu)耦合 多孔金屬夾層板 船模 動態(tài)響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U661.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 水下爆炸的理論研究方法12-13
• 1.2.2 水下爆炸的實驗研究方法13-14
• 1.2.3 水下爆炸的數(shù)值研究方法14-18
• 1.3 本文研究主要內(nèi)容18-19
• 2 水下爆炸現(xiàn)象及Abaqus數(shù)值模擬基本理論19-35
• 2.1 概述19-20
• 2.2 沖擊波特征20-21
• 2.3 氣泡特征21-22
• 2.4 空化現(xiàn)象22-26
• 2.4.1 局部空化22-24
• 2.4.2 片空化24-26
• 2.5 基于Abaqus的水下爆炸數(shù)值研究理論26-34
• 2.5.1 集成的沖擊波和氣泡載荷計算理論26-28
• 2.5.2 聲-結(jié)構(gòu)耦合法基本方程28-33
• 2.5.3 計及空化效應(yīng)的聲學(xué)模型33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 3 水下爆炸載荷及其作用下的結(jié)構(gòu)物動態(tài)響應(yīng)數(shù)值方法驗證35-57
• 3.1 沖擊波載荷驗證35-38
• 3.2 氣泡載荷驗證38-39
• 3.3 片空化效應(yīng)驗證39-44
• 3.4 聲-結(jié)構(gòu)耦合法驗證44-55
• 3.4.1 遠(yuǎn)場水下沖擊波作用下背空板動態(tài)響應(yīng)44-45
• 3.4.2 近場水下沖擊波作用下背空板動態(tài)響應(yīng)45-50
• 3.4.3 水下沖擊波和氣泡聯(lián)合作用下背空板動態(tài)響應(yīng)50-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 4 水下爆炸沖擊波作用下多孔金屬夾層板的抗沖擊性能研究57-69
• 4.1 概述57-58
• 4.2 多孔金屬夾層板水下爆炸數(shù)值計算58-67
• 4.2.1 計算模型描述58-60
• 4.2.2 網(wǎng)格收斂性驗證60-61
• 4.2.3 計算工況及結(jié)果比較61-67
• 4.3 鋁合金材料在金屬泡沫夾層板上的應(yīng)用67-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 5 水下爆炸載荷聯(lián)合作用下船模的動態(tài)響應(yīng)研究69-78
• 5.1 概述69
• 5.2 船模描述69-70
• 5.3 工況及計算結(jié)果分析70-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻80-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況85-86
• 致謝86-87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 榮吉利;李健;;基于DYTRAN軟件的三維水下爆炸氣泡運動研究[J];兵工學(xué)報;2008年03期

2 劉科種;徐更光;辛春亮;楊拯磊;秦建;;AUTODYN水下爆炸數(shù)值模擬研究[J];爆破;2009年03期

3 顏事龍;張金城;;工業(yè)炸藥水下爆炸能量估算[J];爆破器材;1993年02期

4 錢勝國 ,張偉林 ,徐光耀;近自由水面水下爆炸時水中激波特性[J];爆炸與沖擊;1983年04期

5 朱錫,張振華,劉潤泉,朱云翔;水面艦艇舷側(cè)防雷艙結(jié)構(gòu)模型抗爆試驗研究[J];爆炸與沖擊;2004年02期

6 陳永念,尹群,胡海巖;水中爆炸沖擊波載荷作用下艦船結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)的數(shù)值模擬[J];爆炸與沖擊;2004年03期

7 李玉民，倪芝芳;水中爆炸氣泡脈動流場的數(shù)值計算[J];爆炸與沖擊;1996年04期

8 李國華,李玉節(jié),張效慈,劉新祥,馮子鈞,白光榮,潘建強;浮動沖擊平臺水下爆炸沖擊譜測量與分析[J];船舶力學(xué);2000年02期

9 賈憲振;胡毅亭;董明榮;許學(xué)忠;劉家驄;;水下爆炸沖擊波毀傷魚雷殼體結(jié)構(gòu)的數(shù)值仿真研究[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2008年04期

10 劉文華,羅松林,顧文彬,王自力,葉序雙,張鵬祥,陽天海;單個球形裝藥淺層水中爆炸沖擊波特性的研究[J];工程爆破;1999年03期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉建湖;艦船非接觸水下爆炸動力學(xué)的理論與應(yīng)用[D];中國船舶科學(xué)研究中心;2002年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 葉帆;水下爆炸空化效應(yīng)作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2010年

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