本文關(guān)鍵詞：水下非接觸爆炸沖擊下船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算研究

  更多相關(guān)文章： 水下非接觸爆炸 聲固耦合 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 爆炸彎矩 參數(shù)討論

【摘要】：水下非接觸爆炸下艦船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是艦船生命力的重要組成部分。水下非接觸爆炸沖擊作用將引起整船巨大沖擊動(dòng)力響應(yīng),極端情況下可能引起艦船瞬間折斷,威脅到船體總縱強(qiáng)度,同時(shí)水下爆炸沖擊波能夠引起船底或舷側(cè)結(jié)構(gòu)較大塑性變形,對(duì)船體局部強(qiáng)度產(chǎn)生重要影響。水下爆炸沖擊下艦船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究一直受到各國(guó)海軍關(guān)注。近年來(lái)隨著我國(guó)對(duì)艦船抗爆抗沖擊要求的逐漸提高,國(guó)內(nèi)也已經(jīng)開(kāi)展了大量的相關(guān)研究,但目前的工作離實(shí)船結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)運(yùn)用仍有較大差距,深入開(kāi)展船體結(jié)構(gòu)抗水下爆炸沖擊設(shè)計(jì)相關(guān)研究十分必要。本文在ABAQUS聲固耦合有限元方法基礎(chǔ)上,進(jìn)行水下非接觸爆炸沖擊下艦船的總強(qiáng)度和局部強(qiáng)度研究,旨在為艦船抗水下爆炸沖擊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。本文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)對(duì)ABAQUS水下非接觸爆炸聲固耦合計(jì)算方法進(jìn)行介紹和算例驗(yàn)證。在分析現(xiàn)有各種水下爆炸數(shù)值計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹ABAQUS聲固耦合方法的理論及邊界條件設(shè)置。參照理論解和實(shí)船試驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行算例驗(yàn)證;(2)對(duì)某船進(jìn)行了詳細(xì)全船有限元建模,包括各層甲板、上層建筑、外板、甲板骨材等結(jié)構(gòu),并創(chuàng)建水域模型。對(duì)全船模型進(jìn)行濕模態(tài)計(jì)算,船體梁低階頻率與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值相差很小,各階振型良好,驗(yàn)證了本文建立的全船有限元模型的準(zhǔn)確性;(3)對(duì)水下非接觸爆炸作用下船體總縱強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算研究。分別使用全船有限元模型和船體梁簡(jiǎn)化模型進(jìn)行典型水下非接觸爆炸工況計(jì)算,分析校核了全船模型危險(xiǎn)剖面塑性應(yīng)變,并對(duì)比分析了兩種計(jì)算模型剖面爆炸彎矩曲線及中垂中拱最大爆炸彎矩。結(jié)果表明簡(jiǎn)化模型爆炸彎矩計(jì)算精度良好,可為水下非接觸爆炸下船體梁爆炸彎矩估算提供參考;(4)對(duì)水下非接觸爆炸作用下船體艙段結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算研究。建立并驗(yàn)證了基于三艙段的局部結(jié)構(gòu)水下非接觸爆炸強(qiáng)度計(jì)算模型。對(duì)外底板厚、強(qiáng)肋骨和龍骨數(shù)量等設(shè)計(jì)參數(shù)變化后的艙段模型進(jìn)行水下非接觸爆炸強(qiáng)度計(jì)算,從塑性應(yīng)變、動(dòng)應(yīng)力峰值和加速度峰值三方面分析艙段設(shè)計(jì)參數(shù)改變對(duì)艙段局部結(jié)構(gòu)抗爆抗沖擊性能的影響規(guī)律,可為艙段結(jié)構(gòu)抗水下爆炸沖擊設(shè)計(jì)提供參考。
【關(guān)鍵詞】：水下非接觸爆炸 聲固耦合 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 爆炸彎矩 參數(shù)討論
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U661.43
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 選題背景及研究目的10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 水下非接觸爆炸理論研究11-12
• 1.2.2 水下非接觸爆炸數(shù)值計(jì)算研究12-14
• 1.2.3 水下非接觸爆炸試驗(yàn)研究14-15
• 1.3 我國(guó)相關(guān)研究的不足15-16
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 水下非接觸爆炸載荷及物理效應(yīng)17-29
• 2.1 引言17-18
• 2.2 水下爆炸沖擊波載荷18-19
• 2.2.1 指數(shù)衰減公式18-19
• 2.2.2 Zamyshlyayev公式19
• 2.3 水下爆炸氣泡脈動(dòng)載荷19-22
• 2.4 水下爆炸邊界效應(yīng)22-24
• 2.4.1 水面反射波23
• 2.4.2 海底反射波23-24
• 2.5 水下爆炸空化效應(yīng)24-27
• 2.5.1 局部空化24-26
• 2.5.2 體空化26-27
• 2.6 沖擊因子27-28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第三章 水下非接觸爆炸沖擊下艦船強(qiáng)度數(shù)值計(jì)算方法29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 水下爆炸問(wèn)題數(shù)值計(jì)算方法29-31
• 3.2.1 有限元方法29-30
• 3.2.2 雙漸進(jìn)近似方法30
• 3.2.3 無(wú)網(wǎng)格方法30-31
• 3.2.4 邊界元方法31
• 3.3 ABAQUS水下爆炸計(jì)算方法31-38
• 3.3.1 ABAQUS聲固耦合理論31-35
• 3.3.2 顯式時(shí)間積分35-37
• 3.3.3 水下爆炸關(guān)鍵字設(shè)置37-38
• 3.4 ABAQUS水下爆炸算例驗(yàn)證38-43
• 3.4.1 球殼受平面波沖擊38-40
• 3.4.2 艦船受水下爆炸沖擊40-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 有限元建模44-52
• 4.1 引言44
• 4.2 艦船結(jié)構(gòu)建模44-46
• 4.2.1 整艦?zāi)Ｐ透艣r44-46
• 4.2.2 典型結(jié)構(gòu)模型46
• 4.3 流場(chǎng)建模46-48
• 4.4 材料定義48-49
• 4.5 模態(tài)驗(yàn)證49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-52
• 第五章 水下非接觸爆炸沖擊下艦船總縱強(qiáng)度研究52-72
• 5.1 引言52
• 5.2 水下爆炸沖擊下艦船總縱彎曲現(xiàn)象52-53
• 5.3 水下非接觸爆炸工況及剖面選取53-55
• 5.3.1 工況與載荷53-54
• 5.3.2 校核剖面選取54-55
• 5.4 基于全船模型的總縱強(qiáng)度計(jì)算研究55-64
• 5.4.1 船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度結(jié)果分析55-57
• 5.4.2 校核剖面塑性應(yīng)變結(jié)果分析57-61
• 5.4.3 校核剖面爆炸彎矩計(jì)算分析61-64
• 5.5 基于簡(jiǎn)化模型的總縱強(qiáng)度計(jì)算研究64-70
• 5.5.1 船體梁鞭狀運(yùn)動(dòng)理論模型分析65-66
• 5.5.2 船體梁有限元簡(jiǎn)化模型66-68
• 5.5.3 簡(jiǎn)化模型爆炸彎矩計(jì)算結(jié)果68-70
• 5.6 本章小結(jié)70-72
• 第六章 水下非接觸爆炸沖擊下艦船局部強(qiáng)度研究72-88
• 6.1 引言72
• 6.2 三艙段模型計(jì)算方法72-76
• 6.2.1 三艙段模型簡(jiǎn)介72-74
• 6.2.2 三艙段模型結(jié)果驗(yàn)證74-76
• 6.3 設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)局部強(qiáng)度影響研究76-86
• 6.3.1 艙段設(shè)計(jì)方案76-77
• 6.3.2 工況與載荷77-78
• 6.3.3 塑性變形分析78-82
• 6.3.4 應(yīng)力峰值分析82-84
• 6.3.5 加速度峰值分析84-86
• 6.3.6 結(jié)論探討86
• 6.4 本章小結(jié)86-88
• 第七章 總結(jié)與展望88-90
• 7.1 總結(jié)88-89
• 7.2 展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

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