本文關(guān)鍵詞：空中爆炸載荷下箱型梁防護結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：在現(xiàn)代海戰(zhàn)中艦船容易遭到各種反艦武器的攻擊。當爆炸發(fā)生在強力甲板上方時,沖擊波對結(jié)構(gòu)的破壞可能極大地削弱船體抵抗總縱彎矩的能力,嚴重威脅艦船的“之后”生命力。箱型梁作為一種新型防護結(jié)構(gòu),旨在提升船體在破損后的生命力,并已在實船上得到應(yīng)用。本文使用數(shù)值計算的方法研究箱型梁結(jié)構(gòu)在空中非接觸式爆炸載荷作用下,提升船體剩余極限強度的作用機理。選取非線性有限元軟件ABAQUS中的ConWep算法模擬強力甲板受到的爆炸載荷,并利用準靜態(tài)加載法評估破損艙段的剩余極限強度。通過修改數(shù)值仿真中的參數(shù),分析了爆炸引起的結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力和材料失效定義對剩余極限強度的影響。對比箱型梁結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)在各種裝藥工況下的中橫剖面變形和剩余極限強度因子,探討箱型梁結(jié)構(gòu)的抗爆機理。最后通過研究不同板厚分配對抗爆性能的影響,為箱型梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供參考。研究得到主要結(jié)論如下:1.空爆載荷下結(jié)構(gòu)大變形是影響剩余極限強度的主要因素;爆炸引起的殘余應(yīng)力對破損船體的剩余極限強度影響不大;當材料破斷應(yīng)變高于0.08時,材料失效定義對極限承載能力計算結(jié)果的影響可以忽略不計;2.對于等重量的普通結(jié)構(gòu)和箱型梁結(jié)構(gòu)設(shè)計,完整狀態(tài)下的極限強度基本一致,但是箱型梁結(jié)構(gòu)對于提升破損船體的剩余極限強度有顯著的作用;3.箱型梁結(jié)構(gòu)通過減小強力甲板板架的變形提高剩余極限強度:中部箱型梁可視為強力甲板的彈性支座,減小其跨中垂向位移;舷側(cè)箱型梁縮短了強力甲板的橫向跨距,提升了舷側(cè)板架的整體剛度,顯著減小舷側(cè)以及下層甲板的變形;4.從強力甲板橫截面分出更多的截面積用于加強箱型梁結(jié)構(gòu)有利于提高整體抗爆性能;適當減弱舷側(cè)箱型梁的板厚用于加強中部箱型梁結(jié)構(gòu),可以限制強力甲板在舷側(cè)爆炸工況的變形范圍,提升結(jié)構(gòu)抗爆性能。
【關(guān)鍵詞】：防護結(jié)構(gòu) 箱型梁 空中爆炸 剩余極限強度
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U661.43;U674.703
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 空中非接觸式爆炸效應(yīng)研究12-13
• 1.2.2 爆炸載荷作用下船體結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究13-14
• 1.2.3 船體結(jié)構(gòu)極限強度研究14-16
• 1.2.4 新型防護結(jié)構(gòu)設(shè)計研究16-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 空中非接觸式爆炸沖擊波的數(shù)值模擬18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 空中爆炸沖擊波的形成與傳播18-25
• 2.2.1 空氣沖擊波流體動力學(xué)方程19-21
• 2.2.2 空中爆炸沖擊波的參數(shù)和描述21-24
• 2.2.3 結(jié)構(gòu)物對沖擊波的反射作用24-25
• 2.3 爆炸載荷模擬的數(shù)值計算方法25-30
• 2.3.1 流固耦合算法25-28
• 2.3.2 Con Wep算法28-29
• 2.3.3 算例對比29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 剩余極限強度計算方法31-37
• 3.1 引言31
• 3.2 剩余極限強度定義31-33
• 3.3 極限強度非線性有限元法計算33-36
• 3.3.1 非線性有限元方法介紹33-35
• 3.3.2 非線性有限元方法對比35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 艙段在空中非接觸式爆炸下的響應(yīng)37-50
• 4.1 引言37-38
• 4.2 數(shù)值分析計算模型38-40
• 4.2.1 三艙段有限元模型38-39
• 4.2.2 材料模型39-40
• 4.2.3 邊界條件與裝藥工況40
• 4.3 數(shù)值分析計算方法40-44
• 4.3.1 艙段在爆炸載荷下的動力響應(yīng)分析41-43
• 4.3.2 破損艙段剩余極限強度計算43-44
• 4.4 表征結(jié)構(gòu)整體破壞的沖擊因子44-49
• 4.4.1 傳統(tǒng)沖擊因子定義44-46
• 4.4.2 基于能量的新型沖擊因子46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 箱型梁抗爆機理研究50-60
• 5.1 引言50
• 5.2 影響剩余極限強度的主要因素50-54
• 5.2.1 殘余應(yīng)力50-52
• 5.2.2 材料失效定義52-54
• 5.3 箱型梁提升船體極限承載能力的作用機理54-59
• 5.3.1 完整狀態(tài)極限承載能力54-55
• 5.3.2 破損狀態(tài)極限承載能力55-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 第六章 板厚分配對箱型梁抗爆性能的影響60-75
• 6.1 引言60
• 6.2 箱型梁與甲板之間的板厚分配60-68
• 6.2.1 板厚分配方案60-62
• 6.2.2 完整狀態(tài)極限承載能力62-63
• 6.2.3 剩余極限強度計算結(jié)果63-68
• 6.3 中部箱型梁與舷側(cè)箱型梁之間的板厚分配68-73
• 6.3.1 板厚分配方案68-69
• 6.3.2 完整狀態(tài)極限承載能力69-70
• 6.3.3 剩余極限強度計算結(jié)果70-73
• 6.4 本章小結(jié)73-75
• 第七章 總結(jié)與展望75-78
• 7.1 主要研究內(nèi)容總結(jié)75-76
• 7.2 進一步研究工作展望76-78
• 參考文獻78-83
• 致謝83-84
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84-86

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3 黃e，

本文編號：813029