冲击波载荷作用下舱壁结构响应及加强措施研究

发布时间：2017-11-01 11:22

  本文关键词：冲击波载荷作用下舱壁结构响应及加强措施研究

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【摘要】：在现代海战中,由于穿甲技术的迅猛发展,必然会引起穿甲导弹在舰船内部发生爆炸。随着爆炸当量和爆炸冲击波持续时间的明显增加,舰船舱壁结构所承受的爆炸冲击载荷更为恶劣。舱壁结构在短时间内将承受巨大的爆炸冲击,这对其抗爆抗冲击能力有了更高的要求。因此,积极开展冲击波载荷作用下舱壁结构响应及加强措施研究,对提高舰船的生命力和战斗力具有重要的意义。本文在爆炸冲击波理论的基础上,研究空中爆炸冲击波的数值仿真方法,开展了数值仿真技术的研究,并以我国典型作战舰船中的重点舱室为研究对象,对其结构的简化原则及建模标准化进行了研究,获得典型舰船的数值仿真有限元模型,再在冲击波载荷下对舱壁结构进行响应分析,以及响应预报并回归经验公式,最后对舱壁结构进行加强措施研究,获得抗爆抗冲击性能更优的舱壁结构型式。主要研究内容如下:(1)研究爆炸冲击波理论,开展了有限元数值仿真技术的研究,并验证其可行性。在爆炸冲击波理论基础上,结合有限元MSC.DYTRAN基本理论,建立典型的平板结构模型,研究了空中爆炸冲击波的数值仿真方法,开展了数值仿真技术的研究,并将数值模拟计算结果与理论计算值进行比较,验证了此数值仿真技术的可行性;(2)对舱室结构进行简化以及建模标准化研究。在冲击波载荷下对舱室个数以及舱壁构件进行简化,确定简化的有限元模型。在此简化模型的基础上,分别对欧拉网格大小、边界条件、耦合面大小、耦合方法、求解方法,进行数值仿真分析计算,最终确定该典型舱室结构的有限元建模标准;(3)冲击波载荷下舱壁结构的响应分析以及响应预报。对典型舰船进行重要舱室结构的数值模拟研究,分析爆炸冲击波对舱壁结构的影响,并计算舱壁结构在不同爆炸载荷下的结构响应,回归舱壁结构响应与爆炸距离、爆炸当量之间的关系,实现对典型舰船舱壁结构抗冲击性能的快速、准确预报;(4)舱壁结构的加强措施研究。针对爆炸冲击波对舱壁结构的破坏特征,考虑对舱壁结构进行局部加强,设计三种新型单层舱壁结构型式,结合数值仿真技术,比较舱壁结构在加强措施下的爆炸响应,从而得到抗爆抗冲击性能较优的舱壁结构型式。
【关键词】：舱内爆炸 冲击波 结构响应 舱壁结构型式
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.70
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 绪论15-21
• 1.1 课题的研究背景和意义15-16
• 1.2 国内外研究现状与进展16-19
• 1.2.1 空中爆炸冲击波研究现状与进展16-19
• 1.2.2 舱壁结构抗爆抗冲击研究现状19
• 1.3 本文研究内容和创新点19-21
• 1.3.1 本文的研究内容19-20
• 1.3.2 本文的创新点20-21
• 第2章 空中爆炸冲击波理论及数值仿真方法研究21-40
• 2.1 引言21
• 2.2 空中爆炸冲击波理论21-28
• 2.2.1 爆炸冲击波与爆轰波21-26
• 2.2.2 空中爆炸冲击波的传播理论26-28
• 2.3 MSC.DYTRAN的基本理论28-33
• 2.3.1 显式时间积分法29-30
• 2.3.2 MSC.DYTRAN程序中欧拉方程求解的基本理论30-33
• 2.4 冲击波载荷下典型平板结构响应分析33-39
• 2.4.1 冲击波载荷下平板塑性变形的理论分析方法34-35
• 2.4.2 方板在空爆冲击波载荷下的有限元模拟35-39
• 2.5 本章小结39-40
• 第3章 舱壁结构建模技术化方法研究40-63
• 3.1 序言40
• 3.2 舱内空爆冲击波载荷作用下舱壁结构的简化研究40-55
• 3.2.1 舱室个数简化40-50
• 3.2.2 舱壁结构构件的简化50-55
• 3.3 舱内空爆冲击波载荷作用下舱室结构的建模参数研究55-62
• 3.3.1 模型欧拉网格大小55-56
• 3.3.2 模型边界条件的选择56-57
• 3.3.3 耦合面的选取57-59
• 3.3.4 耦合方法的选取59-60
• 3.3.5 求解器的选取60-62
• 3.4 本章小结62-63
• 第4章 冲击波载荷下舱壁结构响应研究63-79
• 4.1 引言63
• 4.2 有限元模型的建立63-65
• 4.2.1 舱室结构模型63-64
• 4.2.2 模型材料参数64-65
• 4.3 计算结果分析65-70
• 4.3.1 舱壁结构的冲击波传播及破坏模式65-67
• 4.3.2 舱壁结构的应力与应变67-68
• 4.3.3 舱壁结构的吸能特性68
• 4.3.4 舱壁结构的速度、加速度特性68-69
• 4.3.5 舱壁结构的变形特性69-70
• 4.4 不同爆炸工况下舱壁结构响应结果分析70-77
• 4.4.1 MATLAB软件介绍及曲线拟合方法70-72
• 4.4.2 特定起爆位置不同炸药量时的结构响应72-75
• 4.4.3 特定炸药量不同爆距时的结构响应75-77
• 4.5 本章小结77-79
• 第5章 舱壁结构加强措施研究79-90
• 5.1 引言79
• 5.2 舱壁结构抗爆性能的评判标准79-80
• 5.3 新型单层舱壁结构抗爆抗冲击有限元分析80-88
• 5.3.1 新型单层舱壁结构模型设计80-82
• 5.3.2 计算结果及分析82-88
• 5.4 本章小结88-90
• 5.4.1 本章结论88-89
• 5.4.2 结果展望89-90
• 结论90-93
• 参考文献93-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文96-97
• 致谢97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 吴义田;张庆明;;近距离爆炸下不同厚度靶板的动态响应分析[J];北京理工大学学报;2007年07期

2 李守巨，刘迎曦，王全增，，周承芳;可燃气体爆炸时作用在结构上荷载的研究[J];爆破;1996年02期

3 吴迪;张世联;;空中爆炸下舰船动态响应数值模拟[J];舰船科学技术;2007年06期

4 唐文勇，陈铁云;加筋板结构的塑性动力响应分析[J];上海交通大学学报;1996年08期

本文编号：1126616