本文關(guān)鍵詞：破片侵徹作用下新型艙壁結(jié)構(gòu)型式及動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究

  更多相關(guān)文章： 侵徹 數(shù)值仿真 高速破片 新型艙壁結(jié)構(gòu)

【摘要】：水面艦艇是海上攻防體系的主要平臺(tái)，艦船艙室則是艦艇戰(zhàn)斗力及生命力的有效保障。作為艦船所面臨的最大威脅，反艦武器對(duì)水面艦艇的攻擊方式主要有兩種：外部爆炸和內(nèi)部爆炸。外部爆炸可造成艦體結(jié)構(gòu)的變形、破損；內(nèi)部爆炸則是鉆入目標(biāo)內(nèi)部后爆炸，其爆炸后產(chǎn)生的沖擊波與高速破片可以對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部人員及設(shè)備造成嚴(yán)重毀傷。作為防御高速破片的主要屏障，提高艦船艙壁結(jié)構(gòu)的抗侵徹性能對(duì)提高大型水面艦艇的生命力有著十分重要的意義。 基于對(duì)高速破片侵徹載荷工況的研究，本文運(yùn)用瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)有限元分析軟件，對(duì)傳統(tǒng)加筋艙壁結(jié)構(gòu)、U型夾芯艙壁結(jié)構(gòu)以及新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了高速破片侵徹作用下的數(shù)值仿真計(jì)算；在新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，保持靶板質(zhì)量相同，改變蜂窩胞單元層數(shù)，，設(shè)計(jì)9種計(jì)算工況；保持靶板質(zhì)量相同、蜂窩胞單元層數(shù)一定，改變上下面板與蜂窩胞壁的厚度比，設(shè)計(jì)12種計(jì)算工況；保持靶板上下面板厚度相同，改變蜂窩胞單元層數(shù)以及蜂窩胞壁的厚度，設(shè)計(jì)11種計(jì)算工況。對(duì)上述工況進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，研究不同工況下艙壁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和吸能特性。 本文開展工作如下： （1）抗侵徹問(wèn)題的研究方法及現(xiàn)狀。具體研究了提高艦船艙壁結(jié)構(gòu)抗侵徹性能的重要性、抗侵徹問(wèn)題的研究方法、抗侵徹問(wèn)題的研究現(xiàn)狀、抗侵徹防護(hù)裝甲材料的研究現(xiàn)狀，以及抗侵徹防護(hù)裝甲結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀；分析了本文所設(shè)計(jì)的新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的性能、用途以及研究現(xiàn)狀。 （2）侵徹?cái)?shù)值仿真的關(guān)鍵技術(shù)。歸納總結(jié)了侵徹?cái)?shù)值仿真的關(guān)鍵技術(shù)，具體包括：有限元方法的發(fā)展、有限元方法在侵徹問(wèn)題中的應(yīng)用、非線性有限元控制方程、顯示積分求解法、影響數(shù)值仿真結(jié)果的因素討論，以及瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)有限元分析軟件MSC/DYTRAN的簡(jiǎn)單介紹等。 （3）不同結(jié)構(gòu)型式艙壁的抗侵徹性能研究。對(duì)傳統(tǒng)加筋結(jié)構(gòu)靶板、U型夾芯結(jié)構(gòu)靶板以及新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)靶板進(jìn)行了高速破片侵徹作用下的數(shù)值仿真計(jì)算，并通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出：新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)抗侵徹性能較優(yōu)的結(jié)論。 （4）新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)不同蜂窩胞單元層數(shù)對(duì)靶板抗侵徹性能影響的有限元研究。在保證靶板材料、尺寸、質(zhì)量等因素不變的前提下，對(duì)蜂窩胞單元取一層、兩層、三層及四層時(shí)，高速破片侵徹作用下的新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，并通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出：當(dāng)蜂窩胞單元層數(shù)為兩層時(shí)，新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)的抗侵徹性能較優(yōu)這一結(jié)論。 （5）新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)上下面板與蜂窩胞壁厚度比不同對(duì)靶板抗侵徹性能影響的有限元研究。在保證靶板材料、尺寸和質(zhì)量等因素不變的前提下，改變具有兩層蜂窩胞單元的新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)上面板、蜂窩胞壁、下面板的厚度比，并對(duì)厚度比分別取3:1:3、2:1:2、1:1:1、1:2:1以及1:3:1的新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行高速破片侵徹作用下的數(shù)值仿真計(jì)算，并通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出：當(dāng)上面板、蜂窩胞壁、下面板厚度比取2:1:2時(shí)，新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)的抗侵徹性能較優(yōu)這一結(jié)論。 （6）新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)單位質(zhì)量吸能的有限元研究。在保證靶板材料、尺寸、上下面板厚度相同的情況下，改變蜂窩胞單元層數(shù)以及蜂窩胞壁的厚度，設(shè)計(jì)11種計(jì)算工況，并對(duì)其進(jìn)行高速破片侵徹作用下的數(shù)值仿真研究，通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出：當(dāng)蜂窩胞單元層數(shù)取兩層，靶板上下面板厚度為4mm，蜂窩胞壁厚度為2mm時(shí)，新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)的單位質(zhì)量吸能較大。
【關(guān)鍵詞】：侵徹 數(shù)值仿真 高速破片 新型艙壁結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.703.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-14
• 第1章 緒論14-28
• 1.1 本論文研究的意義和目的14-15
• 1.2 抗侵徹問(wèn)題的研究方法15-16
• 1.3 抗侵徹問(wèn)題的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3.1 試驗(yàn)研究16-18
• 1.3.2 理論分析18-19
• 1.3.3 數(shù)值仿真19-20
• 1.4 抗侵徹防護(hù)裝甲的研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4.1 裝甲材料20-21
• 1.4.2 裝甲結(jié)構(gòu)21-22
• 1.5 新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)概述22-26
• 1.5.1 蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的性能及用途22-23
• 1.5.2 新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)概述23-26
• 1.6 本論文的主要工作26-28
• 第2章 侵徹?cái)?shù)值仿真的關(guān)鍵技術(shù)28-40
• 2.1 有限元方法的發(fā)展28-31
• 2.2 有限元方法在侵徹問(wèn)題中的應(yīng)用31
• 2.3 非線性有限元控制方程31-34
• 2.4 顯式有限元求解法34-35
• 2.5 影響數(shù)值仿真結(jié)果的因素討論35-38
• 2.5.1 結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化35-36
• 2.5.2 網(wǎng)格的劃分36
• 2.5.3 接觸的定義36
• 2.5.4 本構(gòu)模型的定義36-38
• 2.6 MSC/DYTRAN 簡(jiǎn)介38-39
• 2.6.1 MSC/DYTRAN 及其由來(lái)38
• 2.6.2 MSC/DYTRAN 的特點(diǎn)和主要分析功能38-39
• 2.7 本章小結(jié)39-40
• 第3章 不同結(jié)構(gòu)型式艙壁的抗侵徹性能研究40-54
• 3.1 引言40
• 3.2 有限元模型40-45
• 3.2.1 彈體尺寸的確定40-41
• 3.2.2 傳統(tǒng)加筋結(jié)構(gòu)靶板尺寸的確定41-42
• 3.2.3 U 型夾芯結(jié)構(gòu)靶板尺寸的確定42-44
• 3.2.4 新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)靶板尺寸的確定44-45
• 3.3 材料模型45-46
• 3.4 材料參數(shù)46
• 3.5 計(jì)算工況46-47
• 3.6 計(jì)算結(jié)果與分析47-52
• 3.6.1 傳統(tǒng)加筋結(jié)構(gòu)靶板的變形能分析47-48
• 3.6.2 U 型夾芯結(jié)構(gòu)靶板的變形能分析48
• 3.6.3 新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)靶板的變形能分析48-51
• 3.6.4 破片的剩余動(dòng)能分析51-52
• 3.7 抗侵徹性能研究結(jié)果總結(jié)52-53
• 3.8 本章小結(jié)53-54
• 第4章 新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)蜂窩胞單元層數(shù)有限元研究54-76
• 4.1 引言54
• 4.2 有限元模型54-57
• 4.2.1 彈體尺寸的確定54-55
• 4.2.2 靶板尺寸的確定55-57
• 4.3 材料模型57-58
• 4.4 材料參數(shù)58
• 4.5 計(jì)算工況58-60
• 4.6 計(jì)算結(jié)果與分析60-72
• 4.7 抗侵徹性能研究結(jié)果總結(jié)72-73
• 4.8 本章小結(jié)73-76
• 第5章 新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)內(nèi)部厚度比有限元研究76-94
• 5.1 引言76
• 5.2 有限元模型76
• 5.2.1 彈體尺寸的確定76
• 5.2.2 靶板尺寸的確定76
• 5.3 材料模型76-77
• 5.4 材料參數(shù)77
• 5.5 計(jì)算工況77-78
• 5.6 計(jì)算結(jié)果與分析78-90
• 5.7 抗侵徹性能研究結(jié)果總結(jié)90-92
• 5.8 本章小結(jié)92-94
• 第6章 新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)單位質(zhì)量吸能有限元研究94-104
• 6.1 引言94
• 6.2 有限元模型94
• 6.2.1 彈體尺寸的確定94
• 6.2.2 靶板尺寸的確定94
• 6.3 材料模型94-95
• 6.4 材料參數(shù)95
• 6.5 計(jì)算工況95-96
• 6.6 計(jì)算結(jié)果與分析96-102
• 6.8 本章小結(jié)102-104
• 總結(jié)與展望104-106
• 參考文獻(xiàn)106-111
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的項(xiàng)目111-112
• 致謝112

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