基于近場動力學的艦船復合材料結(jié)構(gòu)沖擊損傷研究
發(fā)布時間：2021-09-22 15:45
現(xiàn)代海洋戰(zhàn)爭中,艦船面臨的威脅態(tài)勢愈加復雜,其中魚雷和導彈等反艦武器爆炸產(chǎn)生的高速破片和沖擊波載荷對艦船的防護性能提出了嚴酷的考驗。先進的復合材料由于重量輕、比強度和比剛度大、抗沖擊性好逐漸成為船舶材料的新選擇。但是復合材料的各向異性特征使得其損傷形式較傳統(tǒng)的各向同性的金屬材料更為復雜,因此如何對復合材料結(jié)構(gòu)的損傷斷裂行為進行準確的分析和預測一直是工程和學術(shù)領域的難題。目前常用的經(jīng)典介質(zhì)力學方法在解決損傷斷裂問題時在位移場不連續(xù)位置存在奇異性,而新興的無網(wǎng)格方法—近場動力學方法,在本構(gòu)模型中采用積分形式代替了傳統(tǒng)經(jīng)典力學的本構(gòu)模型中的偏導數(shù)項,且其本構(gòu)模型本身就包含了損傷定義方法,因此采用該方法能夠很好的模擬復合材料結(jié)構(gòu)在破片沖擊作用下和沖擊波載荷作用下的損傷情況。本文首先對近場動力學方法的歷史發(fā)展過程和研究現(xiàn)狀進行了梳理,著重介紹了該方法在沖擊領域的應用和發(fā)展現(xiàn)狀。隨后對近場動力學方法的運動方程、變形函數(shù)和邊界約束條件進行了詳細的推導,并在此基礎上介紹了適合于復合材料分析的“鍵”基近場動力學模型�；凇版I”的近場動力學模型,編寫了復合材料單層板、層合板和加筋板的沖擊計算程序,并通過算...
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：108 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
勸sby級?
１．２近場動力學理論研究現(xiàn)狀??２０００年Ｓｉｌｌｉｎｇ提出了近場動力學的相關(guān)理論與方法并對其物理意義進行了驗證。??ＰＤ理論使用積分方程替換了經(jīng)典力學理論中的位移導數(shù)項。該特點使得損傷可以在材??料內(nèi)部的多個位置沿任意路徑萌生和擴展，并且無需引入特殊的裂紋擴展準則。在ＰＤ??理論中，內(nèi)力通過材料點間的非局部相互作用來表達，損傷包含在本構(gòu)方程之中。不同??材料的界面具有各自的特性，損傷能夠在界面間良好的傳遞。ＰＤ理論具有聯(lián)系不同長??度尺度的內(nèi)力的功能，可以被視為分子動力學方法的連續(xù)版本，因此其在跨尺度模擬方??面具有明顯的優(yōu)勢。Ｓｉｌｌｉｎｇ＾１２１使用ＰＤ理論研究了線性應力波和波散的傳播以及裂紋尖??端的形狀，結(jié)果顯示ＰＤ理論下的長波長的線彈性波與經(jīng)典理論一致。初始的ＰＤ理論??被稱為“鍵”基近場動力學理論，該理論基于成對相互作用力的假設，即材料點間為對??點力作用，力的大小相等，方向相反。該假設限制了材料的屬性，導致材料的泊松比始??終為一固定值。并且該理論沒有區(qū)分體積變形和扭曲變形，因此不適用于塑性不可壓縮??材料。??
間發(fā)生相對位移和變形時，將導致材料點之間的力相互作用，材材料點間的作用力稱之為力密度矢量（ｆｏｒｃｅ?ｄｅｎｓｉｔｙ），用關(guān)聯(lián)的所有變形相對位置矢量（ｙ（ｙ）（ｙ?＝?１，２，…，〇〇），可以用示：??ｙ（ｉ廠ｙ㈨??Ｙ（ｘ（ｉ），〇?＝?‘?；?Ｉ?（２－２）＿ｙ（〇〇）－ｙｗ??－－７＇＾／?＾?１??：／４＇，??，，．?，?．?７?參，＞?為，，７?．，??－二ｕ＇－ｒ?／（＇?＼?、??：?／／?１?ｉ??？?彩?ｔ．ｚ＃?：杖．＇．：．．?ＩＩ．?二＾＾Ｊ１：：產(chǎn)?＼??＇Ｖ??＾?？?＾?＼?教／?珍．命：?，＇Ｚ…ｙ４?．、＇?筆?????＜？????．．．．．．．．二．．．．．．．．４－．．．．．．?＾??％?＾?ｔ?ｍ?ｍ?ｍ?＾??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]冰三點彎曲試驗的近場動力學數(shù)值模擬[J]. 薛彥卓,陸錫奎,王慶,白曉龍,李志軍. 哈爾濱工程大學學報. 2018(04)
[2]抗彈復合材料在艦船防護上的應用研究[J]. 王曉強,虢忠仁,宮平,金子明. 工程塑料應用. 2014(11)
[3]近場動力學方法及其應用[J]. 黃丹,章青,喬丕忠,沈峰. 力學進展. 2010(04)
[4]DDG1000之死——美軍掀起新武器下馬狂潮[J]. 陳光文. 艦載武器. 2008(09)
[5]“斯普魯恩斯”級驅(qū)逐艦[J]. 何川. 電子對抗技術(shù). 2004(05)
碩士論文
[1]基于近場動力學與有限元結(jié)合的復合材料層合板建模及沖擊響應研究[D]. 曹學強.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]層合板沖擊損傷率效應的近場動力學模擬與分析[D]. 孫朝陽.南京航空航天大學 2016
[3]近場動力學模擬復合材料層合板的沖擊損傷[D]. 王富偉.南京航空航天大學 2014
[4]近距及接觸水下爆炸沖擊波作用下結(jié)構(gòu)毀傷的數(shù)值模擬[D]. 趙延杰.大連理工大學 2013
[5]大型艦船水下爆炸結(jié)構(gòu)安全性研究[D]. 張愛國.哈爾濱工程大學 2008
本文編號：3404006
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：108 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
勸sby級?
１．２近場動力學理論研究現(xiàn)狀??２０００年Ｓｉｌｌｉｎｇ提出了近場動力學的相關(guān)理論與方法并對其物理意義進行了驗證。??ＰＤ理論使用積分方程替換了經(jīng)典力學理論中的位移導數(shù)項。該特點使得損傷可以在材??料內(nèi)部的多個位置沿任意路徑萌生和擴展，并且無需引入特殊的裂紋擴展準則。在ＰＤ??理論中，內(nèi)力通過材料點間的非局部相互作用來表達，損傷包含在本構(gòu)方程之中。不同??材料的界面具有各自的特性，損傷能夠在界面間良好的傳遞。ＰＤ理論具有聯(lián)系不同長??度尺度的內(nèi)力的功能，可以被視為分子動力學方法的連續(xù)版本，因此其在跨尺度模擬方??面具有明顯的優(yōu)勢。Ｓｉｌｌｉｎｇ＾１２１使用ＰＤ理論研究了線性應力波和波散的傳播以及裂紋尖??端的形狀，結(jié)果顯示ＰＤ理論下的長波長的線彈性波與經(jīng)典理論一致。初始的ＰＤ理論??被稱為“鍵”基近場動力學理論，該理論基于成對相互作用力的假設，即材料點間為對??點力作用，力的大小相等，方向相反。該假設限制了材料的屬性，導致材料的泊松比始??終為一固定值。并且該理論沒有區(qū)分體積變形和扭曲變形，因此不適用于塑性不可壓縮??材料。??
間發(fā)生相對位移和變形時，將導致材料點之間的力相互作用，材材料點間的作用力稱之為力密度矢量（ｆｏｒｃｅ?ｄｅｎｓｉｔｙ），用關(guān)聯(lián)的所有變形相對位置矢量（ｙ（ｙ）（ｙ?＝?１，２，…，〇〇），可以用示：??ｙ（ｉ廠ｙ㈨??Ｙ（ｘ（ｉ），〇?＝?‘?；?Ｉ?（２－２）＿ｙ（〇〇）－ｙｗ??－－７＇＾／?＾?１??：／４＇，??，，．?，?．?７?參，＞?為，，７?．，??－二ｕ＇－ｒ?／（＇?＼?、??：?／／?１?ｉ??？?彩?ｔ．ｚ＃?：杖．＇．：．．?ＩＩ．?二＾＾Ｊ１：：產(chǎn)?＼??＇Ｖ??＾?？?＾?＼?教／?珍．命：?，＇Ｚ…ｙ４?．、＇?筆?????＜？????．．．．．．．．二．．．．．．．．４－．．．．．．?＾??％?＾?ｔ?ｍ?ｍ?ｍ?＾??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]冰三點彎曲試驗的近場動力學數(shù)值模擬[J]. 薛彥卓,陸錫奎,王慶,白曉龍,李志軍. 哈爾濱工程大學學報. 2018(04)
[2]抗彈復合材料在艦船防護上的應用研究[J]. 王曉強,虢忠仁,宮平,金子明. 工程塑料應用. 2014(11)
[3]近場動力學方法及其應用[J]. 黃丹,章青,喬丕忠,沈峰. 力學進展. 2010(04)
[4]DDG1000之死——美軍掀起新武器下馬狂潮[J]. 陳光文. 艦載武器. 2008(09)
[5]“斯普魯恩斯”級驅(qū)逐艦[J]. 何川. 電子對抗技術(shù). 2004(05)
碩士論文
[1]基于近場動力學與有限元結(jié)合的復合材料層合板建模及沖擊響應研究[D]. 曹學強.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]層合板沖擊損傷率效應的近場動力學模擬與分析[D]. 孫朝陽.南京航空航天大學 2016
[3]近場動力學模擬復合材料層合板的沖擊損傷[D]. 王富偉.南京航空航天大學 2014
[4]近距及接觸水下爆炸沖擊波作用下結(jié)構(gòu)毀傷的數(shù)值模擬[D]. 趙延杰.大連理工大學 2013
[5]大型艦船水下爆炸結(jié)構(gòu)安全性研究[D]. 張愛國.哈爾濱工程大學 2008
本文編號：3404006
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