水下爆炸作用下焊接钢板变形及破损规律研究

发布时间：2020-11-04 15:09

　　 为了进一步提升舰船的水下抗爆、抗冲击性能,本论文以近场水下爆炸载荷毁伤舰船焊接板结构为背景,研究多次近场水下爆炸载荷作用下焊接板的塑性动态响应与冲击损伤特性,为建立水面舰船的毁伤评估与防护设计方法提供参考,具有重要的工程指导价值和战略意义。本论文基于水下爆炸载荷作用下薄板塑性变形应变场理论,采用数值仿真与试验相结合的方法研究多次近场水下爆炸载荷作用下船用钢板与焊接板的变形与破损问题。首先,本论文对国内外关于近场水下爆炸载荷特性及其作用于船用钢板、焊接板的动态响应研究现状做了总结。针对船用钢板与焊接板在多次近场水下爆炸载荷作用下的动态塑性变形及冲击损伤问题,开展某典型船用焊接钢板母材、焊缝和热影响区材料的准静态、动态力学性能试验,得到三种材料的静、动态力学性能参数,进而据力学性能试验结果拟合某典型船用焊接钢板各部分材料的Johnson-Cook本构模型。其次,基于Autodyn软件建立焊接板水下爆炸的有限元模型,开展近场水下爆炸载荷作用下船用焊接板与钢板动态响应的数值仿真研究,据仿真结果分析近场水下爆炸载荷与试验板的流固耦合机理,得到船用焊接板与钢板的冲击响应规律;分别从焊接板与钢板结构的速度、挠度、厚度减薄率方面分析其在近场水下爆炸载荷作用下的动态塑性变形规律。最后,基于水下爆炸鼓胀试验研究多次近场水下爆炸载荷作用下焊接板与钢板的冲击损伤特性,通过分析试验结果得到多次近场水下爆炸载荷作用下焊接板与钢板的塑性变形特性。从焊接板与钢板结构的挠度、应变、厚度减薄率方面分析其在多次近场水下爆炸载荷作用下的冲击损伤规律,在此基础上,基于拉伸应变假设分析焊接板与钢板在多次近场水下爆炸载荷作用下的破坏模式,得到焊接板的动态断裂极限应变。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U674.70
【部分图文】：

图 2.1 冲击载荷作用下薄板的变形形貌2.2 水下爆炸载荷特性分析水下爆炸与空气中的爆炸明显不同，由于水的不可压缩性导致相同当量的炸药爆炸后，水中产生的冲击波强度远高于空气中的冲击波强度；同时由于水介质的惯性效应，爆轰产物在水中经历膨胀、压缩的周期性运动，从而形成气泡脉动。水下爆炸自由场中冲击波压力随时间的变化规律为：m( ) etP t P = (2.1)式中：Pm是冲击波的峰值压力，t 是冲击波峰值结束后的时间， 是指数衰减时间。其中，冲击波峰值 Pm、指数衰减时间 、冲击波正压作用时间 t+的经验公式如下：mP k x = (2.2)

中北大学学位论文板塑性变形应变场分析分析固支背空薄板在水下爆炸冲击波加的类球冠变形如图 2.2所示，此时薄板中任一时间段 dt，存在如下关系：2 2drπ π( dr) ( dh) 2π ( dhcosr h r h r h = +

中北大学学位论文2 是焊接方法的示意图，图 3.3 是钢板焊接前后的实艺参数见表 3.1，焊接后经船厂检测焊接质量符合国样取材要求。图 3.4 是焊接钢板母材、焊缝和热影响拉伸试样及 SHPB 动态压缩试样实物，三种试样的轴
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本文编号：2870254