冲击波与破片耦合打击下液舱结构响应特性研究

发布时间：2020-06-16 18:34

【摘要】：大型水面舰船是海军走向强大的重要支撑,是国家保护主权领土完整的重要因素,它对海上战争的胜负起着突出的作用,它不但具有强大的制空、制海能力,还具有指挥战斗的优秀信息部署能力。随着反舰导弹装药量和命中精度的快速发展,极大威胁了大型水面舰艇的生命力。文章以半穿甲反舰导弹侵彻进入大型水面舰船内部爆炸毁伤为背景,旨在揭示液舱结构在舱内爆炸载荷下的响应特性,为大型水面舰船的舷侧多层防护结构设计提供参考数据。液舱结构是水面舰船舷侧多层防护结构的基本组成单元。为快速评估水面舰船在反舰导弹或炮弹攻击下的生命力,必须先确定液舱结构在反舰导弹或炮弹爆炸载荷作用下的动态响应特性,反舰导弹或炮弹爆炸主要产生两种毁伤元:爆炸冲击波和高速破片群。本文主要运用实验与数值仿真方法开展了爆炸冲击波与破片耦合作用下液舱结构的响应特性研究。主要研究工作及结论如下:设计并开展了舱内爆炸实验,通过实验方法揭示了液舱结构在TNT裸药爆炸冲击波下的响应过程,研究了不同TNT当量大小和不同液舱水位等影响下的液舱结构的响应特性;采用数值仿真方法探究了TNT当量大小、液舱壁板厚度和液舱水位等因素对液舱结构响应的影响,通过液舱结构损伤变形、高斯测点压力和液舱材料能量变化三个方面来分析了液舱结构的响应特性。设计并开展了预开孔液舱内板的舱内爆炸实验,通过实验方法揭示了舱内爆炸冲击波下预开孔液舱结构的响应特性,探究了不同形状预开孔液舱内板下液舱结构的壁板变形及舱内冲击波压力的相关规律;采用数值仿真方法探究了液舱内板不同预制开孔形状、数量和尺寸等因素对液舱结构响应特性的影响,通过液舱结构损伤变形、高斯测点压力变化等方面来分析了液舱结构的响应特性。设计并开展了预制破片和TNT药柱爆炸耦合打击液舱结构的爆炸实验,首先通过SPH-FEM方法计算得到了标准圆柱体战斗部爆炸形成破片的速度规律,通过实验方法和数值仿真方法揭示了冲击波与破片耦合打击下液舱结构响应过程,探究了预制破片数量、速度大小等因素对液舱结构响应特性的影响,研究了冲击波与破片耦合打击下液舱结构响应特性,为大型水面舰船舷侧结构的响应评估和舷侧多层防护结构设计提供了数据参考。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.70
【图文】：

第1章 绪论1.1 研究背景及意义大型水面舰船是海军走向强大的重要支撑，是国家保护主权领土完整的重要因素，它对海上战争的胜负起着突出的作用，它不但具有强大的制空、制海能力，还具有指挥战斗的优秀信息部署能力；但是大型水面舰船体积较大，在当今信息战时代，很容易被敌方发现，发生战斗后难免会受到敌方反舰导弹的瞄准攻击。反舰导弹战斗部爆炸会产生巨大能量的爆炸冲击波和高速破片群，各种爆炸载荷的综合作用会对舰船的生命力甚至船舶人员造成威胁。一方面为了丰富的海上资源，另一方面为了领土主权的利益，各国海军之间时常爆发大规模战争，在 1982 年 5 月 4 日的马岛海战中，英国的一艘“谢非尔得”号舰船（如图 1-1 所示）被阿根廷一枚导弹击沉，反舰导弹给大型水面舰船造成的巨大打击使人们越来越关注到舰船的安全性问题。

层防护结构如图 1-2 所示，这种结构具有三舱和水密空舱组成；舷侧空舱主要利用格构体舱室变形及泄压的作用，又被称为膨胀舱破片群及舷侧外板产生的二次破片具有衰减因此液舱又被称为吸收舱；水密空舱主要可，进而衰减了冲击波，减小冲击波对防御纵破片的进一步侵入。

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本文编号：2716409