随机爆炸载荷作用下船用加筋板动力可靠性分析

发布时间：2017-10-29 07:05

  本文关键词：随机爆炸载荷作用下船用加筋板动力可靠性分析

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【摘要】：现代海战,主要常规武器为鱼雷、水雷等水下武器,水雷、鱼雷在水下爆炸的瞬间会产生巨大能量,这种高温高压能量会迅速向外扩散,因此在爆炸点压缩周围水域产生冲击波。虽然该爆炸不会使舰船产生严重破损,但会引起剧烈振动及较大塑性变形,导致舰船上机械设备和电子仪器损坏,失去战斗力。因此,研究远场爆炸载荷作用下结构动力可靠性具有重要的理论价值和广泛的应用前景。本文主要是对随机爆炸载荷作用下加筋板结构响应及其动力可靠性进行研究。在爆炸冲击波理论的基础上,将水下爆炸冲击波的数值仿真与经验公式进行对比分析,并在此基础上研究了数值仿真过程中网格尺寸对计算结果的影响,以最优网格尺寸数值模拟研究水下爆炸的传播过程,并对爆炸载荷的统计规律进行探讨,分析随机爆炸载荷作用下加筋板结构的动态响应,最后对加筋板的动力可靠性进行初探,主要研究内容如下:(1)采用LS-DYNA对水下爆炸的传播特性进行分析,将峰值压力与经验公式进行比较,两者吻合较好,在此基础上,研究了有限元模型的网格尺寸对冲击波峰值压力的影响;(2)选取炸药密度、水密度作为随机变量,采用蒙特卡洛结合有限元的方法,得到不同爆距,不同时刻的冲击波峰值压力的概率密度,并检验其是否服从正态分布,并采用最大熵法拟合其概率密度函数,研究不同时刻爆炸载荷的统计规律;(3)为了研究加筋板在随机爆炸载荷作用下的可靠性,采用解析法推导了爆炸载荷作用下薄板结构的振动方程及其动态响应,单自由度模型的振动方程及结构响应,以及采用等效刚度法求解加筋板在爆炸载荷作用下的振动方程,并以100kg装药量为例,采用一次二阶矩法对薄板和加筋板结构的可靠性进行研究。(4)采用LS-DYNA软件对远场水下爆炸作用下的加筋板进行数值仿真分析,得到加筋板在爆炸载荷作用下的动态响应,并与解析结果进行比较。选取弹性模量、切线模量、屈服强度、泊松比、水的密度作为随机变量,采用蒙特卡洛方法和最大熵法得到响应的概率分布,对结构的动力可靠性进行初步研究。
【关键词】：随机爆炸载荷 峰值压力 可靠性 加筋板
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 水下爆炸的研究现状与进展14-15
• 1.2.2 爆炸作用下加筋板的动态响应研究现状15-17
• 1.2.3 结构可靠性研究现状17-18
• 1.3 本文主要研究内容18-19
• 第2章 水下爆炸理论及数值仿真方法研究19-31
• 2.1 引言19
• 2.2 水下爆炸现象和基本原理19-23
• 2.2.1 爆轰波C-J理论19-21
• 2.2.2 冲击波理论21-22
• 2.2.3 水下爆炸引起水介质运动规律22-23
• 2.3 水下爆炸载荷数值模拟方法23-28
• 2.3.1 数值仿真算法23-24
• 2.3.2 状态方程24-25
• 2.3.3 计算模型25
• 2.3.4 结果分析25-26
• 2.3.5 不同网格尺寸的影响26-28
• 2.4 本章小结28-31
• 第3章 水下爆炸载荷的统计规律研究31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 Monte Carlo法31-33
• 3.2.1 直接蒙特卡洛法的理论基础31-32
• 3.2.2 蒙特卡洛法的基本理论32-33
• 3.2.3 蒙特卡洛法的计算步骤33
• 3.3 最大熵法33-37
• 3.4 水下爆炸载荷的统计特性37-46
• 3.4.1 有限元模型的建立37
• 3.4.2 随机变量的确定37-38
• 3.4.3 数值仿真计算结果38-39
• 3.4.4 结果统计分析39-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 基于解析法的爆炸作用下加筋板的可靠性分析47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 爆炸作用下板的振动响应47-52
• 4.2.1 平板的振动方程47-51
• 4.2.2 单自由度模型51-52
• 4.2.3 等效加筋板的振动方程52
• 4.3 计算实例52-56
• 4.4 可靠性基本理论56-58
• 4.5 解析法求解的加筋板可靠性分析58-60
• 4.5.1 应力统计特性58-59
• 4.5.2 极限状态方程59-60
• 4.5.3 加筋板的可靠度60
• 4.6 本章小结60-63
• 第5章 基于Monte Carlo的爆炸载荷作用下的加筋板可靠性直接计算63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 爆炸作用下加筋板动态响应分析63-74
• 5.2.1 有限元模型的建立63-64
• 5.2.2 加筋板的动态响应64-74
• 5.3 爆炸作用下加筋板的可靠性分析74-75
• 5.4 本章小结75-77
• 总结与展望77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士期间发表的学术论文83-85
• 致谢85-87
• 附录87-94

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