采用Ansys/Ls-dyna動力分析軟件,針對水下爆炸對大型航空母艦的沖擊響應(yīng)過程及對其內(nèi)艦載導(dǎo)彈的沖擊環(huán)境問題進行數(shù)值模擬。引入沖擊環(huán)境譜分析研究方法,建立航母的1∶1尺寸有限元模型以適用于沖擊動力響應(yīng)分析;研究水下爆炸對航母結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)過程,分析航母導(dǎo)彈貯存典型位置處的沖擊環(huán)境并給出了加速度譜。結(jié)果表明:水下爆炸會對航母結(jié)構(gòu)造成較大沖擊,艦體中間位置底部沖擊響應(yīng)最明顯,航母整體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出鞭狀運動響應(yīng)的特征;典型艦載導(dǎo)彈貯存位置處的沖擊譜值較大,為了導(dǎo)彈的貯存安全,導(dǎo)彈裝載平臺應(yīng)設(shè)置緩沖減振裝置;沖擊強度從底板往上開始衰減迅速,而后衰減漸趨于平緩。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(21)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

有限元模型Fig.2Finiteelementmodel

Gruneisen狀態(tài)方程。參數(shù)的選取可以參見文獻[15–16]。建立的有限元計算模型整體效果如圖2所示。圖2有限元模型Fig.2Finiteelementmodel目前大多數(shù)反艦導(dǎo)彈及魚雷等的TNT當量都在100～500kg之間，能對艦體造成較大影響的爆距大約在50m以內(nèi)。基于此，本文研究300kgTNT當量炸彈在航空母艦底面下20m處爆炸時對航母的沖擊。監(jiān)測點位置如圖3所示。圖3導(dǎo)彈貯存平臺監(jiān)測點位置示意圖Fig.3Mapofmonitoringpointlocationofmissilestorageplatform3沖擊響應(yīng)過程分析TNT當量為300kg的炸彈在距航空母艦艦底20m距離處爆炸時，航母的響應(yīng)過程如圖4所示（位移云圖的單位為m）。當沖擊波傳至艦底，艦底中心地帶的外板及龍骨首當其沖并產(chǎn)生豎直向上的位移，如圖4（a）所示。響應(yīng)迅速向艦頂及艦兩端傳播，如圖4（b）所示，艦體中部產(chǎn)生的豎向位移繼續(xù)增大，同時向艦體兩端傳播；當艦體中部位移達到最大，如圖4（c）所示，位移響應(yīng)開始下降，而兩端的位移開始增大，如圖4（d）所示，類似于鞭狀響應(yīng)[9]。隨后，艦體經(jīng)歷幾次鞭狀響應(yīng)過程，并趨于穩(wěn)定。4導(dǎo)彈貯存平臺沖擊環(huán)境分析4.1沖擊響應(yīng)譜分析分析圖3的導(dǎo)彈貯存平臺的典型位置，這些測點的加速度時程曲線及相應(yīng)的加速度沖擊響應(yīng)譜如圖5所示。測點B位于艦中部甲板中心，距爆點最近，所受的沖擊作用最為嚴重（見表1），其加速度最大值達到129g，沖擊響應(yīng)譜中與951Hz頻譜相對應(yīng)的加速度譜值為578.6g。相比之下A，C點的加速度譜最大值明顯小得多，分別為262.7g和216.2g，如圖5和表1所示�，F(xiàn)以沖擊環(huán)境標準GJB150中的輕、中

奈榷ㄐ災(zāi)?嫠?劍?4）從航母底板向上沖擊強度的衰減速度起初時較大，隨后逐漸趨向穩(wěn)定。參考文獻：姚熊亮,侯健,王玉紅,等.水下爆炸沖擊載荷作用時船舶沖擊環(huán)境仿真[J].中國造船,2003(44):71–74.YAOXiong-liang,HOUJian,WANGYu-hong,etal.Researchonsimulationofunderwatershockenvironmentofship[J].ShipBuildingofChina,2003(44):71–74.[1]王國治,支李峰,鄧文彬.水下爆炸環(huán)境中艦船浮筏裝置沖擊響應(yīng)研究[J].江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2006(5):[2]表1典型位置沖擊環(huán)境結(jié)果統(tǒng)計表Tab.1Statisticaltableoftypicallocationimpactenvironmentresults測點加速度最大值/g加速度譜最大值/g對應(yīng)頻率/HzA41.1262.71108B129578.6951C44216.21131圖5監(jiān)測點加速度時程曲線與加速度沖擊響應(yīng)譜Fig.5Accelerationtimehistorycurveandaccelerationimpactresponsespectrumofmonitoringpoints圖6各層甲板上的監(jiān)測點示意Fig.6Indicationofmonitoringpointsoneachdeck圖7沖擊強度衰減分析圖Fig.7Analysischartofimpactstrengthattenuation·38·艦船科學(xué)技術(shù)第42卷

【參考文獻】：
期刊論文
[1]水下爆炸作用下彈塑性船體梁整體運動模型及損傷特性[J]. 李海濤,張振華,牟金磊,劉麗濱.  工程力學(xué). 2019(01)
[2]水下接觸爆炸下多艙防護結(jié)構(gòu)載荷特性及動響應(yīng)研究進展[J]. 吳庭翱,張弩,侯海量,吳國民,周心桃.  中國艦船研究. 2018(03)
[3]水下爆炸沖擊波載荷作用下艦船板架結(jié)構(gòu)沖擊可靠性研究[J]. 史曉駿.  艦船科學(xué)技術(shù). 2017(06)
[4]艦艇抗爆抗沖擊技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展途徑[J]. 劉建湖,周心桃,潘建強,王海坤.  中國艦船研究. 2016(01)
[5]汽車炸彈鋼箱梁內(nèi)部爆炸局部破壞效應(yīng)分析[J]. 姚術(shù)健,蔣志剛,盧芳云,張舵,趙楠.  振動與沖擊. 2015(07)
[6]水下爆炸條件下不同裝藥對水面艦船沖擊環(huán)境的影響試驗研究[J]. 陳輝,李玉節(jié),潘建強,楊云川,張倫平,劉建湖.  振動與沖擊. 2011(07)
[7]動態(tài)設(shè)計分析方法的艦船甲板設(shè)備垂向沖擊環(huán)境分析[J]. 姜濤,由文立,李建林,王偉力.  兵工學(xué)報. 2010(S1)
[8]水下爆炸對艦船結(jié)構(gòu)毀傷效應(yīng)的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 李磊,馮順山.  艦船科學(xué)技術(shù). 2008(03)
[9]水下爆炸氣泡脈動作用下細長加筋圓柱殼的鞭狀響應(yīng)分析[J]. 董海,劉建湖,吳有生.  船舶力學(xué). 2007(02)
[10]典型艦船水下爆炸沖擊環(huán)境仿真[J]. 王珂,尹群,嵇春艷,王自力.  計算機輔助工程. 2006(S1)



本文編號：3310975