【摘要】：在軍事戰(zhàn)爭中,軍隊使用的車輛經(jīng)常使用到高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接,但車輛螺栓在地雷爆炸工況下容易造成脫落,螺栓失效后對車身結(jié)構(gòu)以及車輛防護(hù)能力具有重大影響,因此研究車輛高強(qiáng)度螺栓結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能對提高車輛防護(hù)能力具有重大且深遠(yuǎn)的意義。以某軍用運(yùn)輸車輛為研究對象,通過以螺栓結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則、螺栓建模仿真方法、爆炸理論、整車爆炸仿真以及整車爆炸試驗為基礎(chǔ),研究螺栓對軍用車輛防護(hù)性能的影響以及如何選用高強(qiáng)度螺栓和優(yōu)化高強(qiáng)度螺栓結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能。主要研究過程如下:首先,將高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊力計算方法以及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)作為理論依據(jù),對螺栓有限元建模方式以及螺栓預(yù)緊力的施加方法進(jìn)行研究,得出在該防護(hù)型車輛模型中,使用實體單元建模模擬螺栓和采用預(yù)應(yīng)力法代替螺栓預(yù)緊力最為合適。接著,以約束方形靶板為例,比較常用爆炸仿真算法ALE和SPH的優(yōu)缺點,得出了最適合于整車爆炸仿真算法ALE;對整車重要防護(hù)材料,如防彈鋼板和超高強(qiáng)鋼等進(jìn)行霍普金森拉桿試驗,得到材料的J-C本構(gòu)模型,其它材料使用彈塑性模型。此外,通過對整車進(jìn)行有限元建模并計算,將計算得到的假人響應(yīng)、加速度響應(yīng)和車身破壞形態(tài)與整車爆炸試驗對比分析,得出螺栓的失效對整車的防護(hù)性能具有重大影響,詳細(xì)分析了副車架螺栓斷裂失效時序及失效時的力學(xué)性能,并對副車架螺栓重新選擇。最后,基于多目標(biāo)優(yōu)化算法,對高強(qiáng)度螺栓連接的防護(hù)組件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,將優(yōu)化后的防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行爆炸仿真,并與試驗對比,驗證了優(yōu)化后螺栓連接的防護(hù)組件結(jié)構(gòu)提高了車輛的防護(hù)性能。
【圖文】：

快速傳播的應(yīng)力波會對車輛底部防護(hù)結(jié)構(gòu)造成破壞，甚至傷害乘員［１５］。地雷爆炸過程極逡逑為短暫，，從爆炸開始到造成車身結(jié)構(gòu)損壞和假人損傷只需要數(shù)毫秒，一般的線性分析難逡逑以實現(xiàn)這一過程，隨著計算機(jī)技術(shù)快速推進(jìn)，各種軟件也衍生了新型算法，在動力學(xué)軟逡逑件ＬＳ－ＤＹＮＡ中，主用于各種非線性仿真分析，特別是爆炸沖擊等仿真技術(shù)非常成熟。逡逑國內(nèi)外許多研宄人員對此作出了卓越的貢獻(xiàn)，王飛［１６］在考慮板殼結(jié)構(gòu)材料動態(tài)特性和結(jié)逡逑構(gòu)非線性基礎(chǔ)上，使用顯示非線性算法，分析了板殼結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊下結(jié)構(gòu)響應(yīng)；Ａ逡逑Ｒａｍａｓａｍｙ［１７］在研究座椅支撐方式和乘員約束系統(tǒng)時，通過使用理論經(jīng)驗公式對它們在逡逑爆炸工況下的防護(hù)性能做了深入研宄；Ｄｕ，Ｙａｎｇ［ｌｓ］采用光滑粒子法和有限元法分析了圓逡逑柱體內(nèi)部爆炸時材料失效情況；Ｊｉｕｌｏｎｇ邋Ｓｕｎ［１０］在對板殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行爆炸沖擊仿真時，使用逡逑流固耦合方法，將得到的仿真結(jié)果和試驗響應(yīng)進(jìn)行深入研宄，對比得出仿真結(jié)果與試驗逡逑響應(yīng)相似度較高；Ｍａｄｓ邋Ｂｅｒｇ邋Ｌａｒｓｅｎ？運(yùn)用流固耦合方法分析了邋Ｍｌ邋１３軍車模型底部爆炸逡逑情況。逡逑從不少文獻(xiàn)可以看出，當(dāng)前模擬爆炸沖擊計算的方法包括三種：ＣｏｎＷｅｐ經(jīng)驗公式、逡逑光滑粒子法（Ｓｍｏｏｔｈｅｄ邋Ｐａｒｔｉｃｌｅ邋Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，邋ＳＰＨ）和多物質(zhì)單元流固耦合算法（Ｍｕｌｔｉ邋ｍａｔｅｒｉａｌ逡逑ＡＡｉｔｒａｉｙ邋Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ邋Ｅｕｌｅｒｉａｎ邋－邋Ｆｌｕｉｄ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ邋ｍｅｔｈｏｄ＾邋ＡＬＥ－ＦＳＩ）。三種爆炸仿真算法；逡逑例如圖１．１所示。邐邐逡逑

車輛防護(hù)結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行動態(tài)特性試驗，從而保證建立正述車身防護(hù)結(jié)構(gòu)在爆炸沖擊作用下的力學(xué)性能，確保氋強(qiáng)度螺栓連接研宄現(xiàn)狀逡逑連接的失效形式逡逑作為緊固件，常用于車身結(jié)構(gòu)的連接。隨著國家對軍用越多的吸能結(jié)構(gòu)用于車身底部防護(hù)，如復(fù)合材料和蜂窩好、吸能效率高等優(yōu)點，這些防護(hù)結(jié)構(gòu)不能使用焊接的螺栓進(jìn)行連接，這種可拆卸式的連接不僅僅能保持防護(hù)環(huán)境下卸載防護(hù)組件，起到對車輛減重的作用。按照螺栓包括受拉螺栓和受剪螺栓，不同的載荷形式會導(dǎo)致螺進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗和抗剪強(qiáng)度試驗來確定不同受力形況分類，受拉螺栓連接可分為松螺栓連接和緊螺栓連接［接、雙面受剪螺栓連接和多面受剪螺栓連接等Ｍ。螺栓張逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TJ810.38

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2688635