水下近场爆炸载荷与结构毁伤特征研究

发布时间：2021-01-21 02:29

　　调研国内外大量研究成果,水下近场爆炸气泡射流载荷对结构的毁伤不容忽视,众多学者分别采用试验、数值和理论解析的方法研究水下爆炸问题。由于近场爆炸试验面临高破坏性、爆炸载荷的强非线性和高频性等诸多困难,目前关于近场爆炸的成果相对不够完善。如近场爆炸冲击波载荷大小、气泡射流载荷大小、对结构毁伤破口和塑性区的度量方法以及复杂边界条件多相物质运动特性等问题并没有的解决。因此,本文通过缩比双层底模型试验和数值计算相结合的方法,研究了水下近距离接触爆炸气泡射流载荷对多层板架结构的毁伤特性,本文主要研究内容包括以下三个方面:首先,基于冲击波经验公式及近场爆炸试验分别验证了数值算法的有效性,建立固支背空加筋方板模型,模拟水下爆炸冲击波对板架结构的毁伤过程,总结了几种常见毁伤模式以及通过面积等效的方法计算破口半径,并通过大量数值计算总结爆距、药量、板厚和材料等工况参数与结构毁伤破口半径的变化规律,得到破口估算公式,通过该公式结合工程实际对实船水下近距离接触爆炸破口进行预报。其次,通过数值和模型试验的手段,研究了近自由面水下接触爆炸双层底模型各层板毁伤特性、空舱内部压力特性以及多相物质运动特性。根据试验和数... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

舰船典型花瓣开裂现象（图片来自网络）

图 1.2 鱼雷、水雷等攻击多舱防护结构示意图本课题采用 LS-DYNA 中的任意欧拉-拉格朗日算法（ALE，Arbitrary Lagrian），进行水下近场爆炸载荷、物质运动特性、结构毁伤研究。ALE 算法的有欧拉网格和拉格朗日网格的优点，网格可以随物质沿任意方向一起运动，间位置固定不动[3]。ALE 算法可以直接求解质量守恒、动量守恒和能量守恒程，能够解决多物质运动、界面捕捉、结构大变形及流固耦合等非线性动力学较好的模拟近场爆炸结构毁伤变形和气泡运动特性。水下近场爆炸载荷及结构毁伤研究现状目前，对于水下接触、近场和远场爆炸分类尚未达成共识，国内外的一些学度对其进行分类：如爆距与 TNT 药包半径之比、爆距与自由场中气泡最大结构响应和破坏特征（如弹塑性变形、塑性大变形、破口破坏等）[4]等。近近场接触爆炸领域主要通过理论研究（解析解）、实验研究和数值方法进行一研究。理论研究主要基于一定的简化和假设条件，求解结构响应的解析解，

哈尔滨工程大学硕士学位论文，此外，实验通常能够给研究人员提供启发和灵感，有助于引导其取ng 等[16]经过多次假设试验，以圆台、圆柱和球形水射流冲击平板，得发现射流最大压力发生在射流中心处，且最大压力均在 cV量级上一种用于测定高速射流冲击下瞬态压力分布的传感器技术，以平均速 0.1m 的高速水柱冲击该传感器，结果显示最大压力发生在撞击区r[18]在爆炸水池中分别进行了 10g、35g、55gTNT 当量试验，研究了气和弹塑性结构附近运动特性，并通过边界元法计算了气泡半径、周期试验结果吻合良好；漫等[19]分别通过实验和数值手段研究了不同初始条件、壁面条件下气图 1.2 所示。


本文编号：2990271