近距及接触水下爆炸冲击波作用下结构毁伤的数值模拟

发布时间：2017-04-24 14:17

  本文关键词：近距及接触水下爆炸冲击波作用下结构毁伤的数值模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水下爆炸是一个复杂的高度非线性的物理过程。它能够给水面舰艇或潜艇带来极大的破坏。远场水下爆炸主要引发舰船的弹性响应或局部塑性变形,而近距或接触水下爆炸却能够造成船体的破洞甚至断裂,是诱发舰船倾覆的主要原因。因此,研究近距及接触水下爆炸对结构的损伤是十分必要的。本文的主要研究内容如下： 第一,分别从理论、试验、和数值计算的角度总结了国内外水下爆炸领域相关的研究成果。为本论文的工作提供了研究背景。 第二,介绍了水下爆炸的物理现象及其载荷形式：冲击波、气泡脉动和空化效应。对ABAQUS中的GeersHunter模型以及声-结构耦合法进行了详细阐述；对LS-DYNA中的ALE算法及其理论基础也进行了细致的介绍。 第三,分别使用声-结构耦合法以及ALE算法对背空板的水下爆炸试验进行数值模拟,讨论了在计及结构破坏时的网格收敛性问题。 第四,建立了2个加筋板的有限元模型,分别用声-结构耦合法和ALE算法考察其在近距和接触水下爆炸冲击波作用下的毁伤形式,并与试验结果比对,考察了2种数值方法的精度,并对它们的优劣进行了分析。 第五,建立了一艘实船的有限元模型,采用声-结构耦合法考察其在近距水下爆炸冲击波作用下的损伤演化过程,并依据爆距总结了舰船的3种毁伤形式。 本文主要通过数值模拟的方法对近距及接触水下爆炸冲击波作用下结构的毁伤进行了验证及探究,所得到的一些结论对于舰船的抗冲击设计可以起到一定的参考作用。
【关键词】：近距及接触水下爆炸 数值模拟 声-结构耦合 ALE 毁伤形式
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状综述10-15
• 1.2.1 理论研究综述10-12
• 1.2.2 试验研究综述12-14
• 1.2.3 数值方法研究综述14-15
• 1.3 本论文研究内容15-17
• 2 水下爆炸载荷及其计算方法17-33
• 2.1 炸药的爆轰过程17
• 2.2 水下爆炸冲击波载荷17-18
• 2.3 水下爆炸气泡脉动及空化效应18-21
• 2.3.1 水下爆炸气泡脉动18-21
• 2.3.2 空化效应21
• 2.4 ABAQUS中水下爆炸冲击波载荷的计算21-27
• 2.4.1 冲击波载荷的计算21-22
• 2.4.2 声-结构耦合法22-27
• 2.5 LS-DYNA与ALE算法的基本理论27-32
• 2.5.1 LS-DYNA与ALE算法27-28
• 2.5.2 ALE算法的理论基础28-32
• 2.6 本章小结32-33
• 3 背空板在近距水下爆炸冲击波作用下的数值模拟33-45
• 3.1 材料模型35-36
• 3.2 基于声-结构耦合法的数值模拟36-40
• 3.2.1 计算模型描述36-37
• 3.2.2 结果与分析37-40
• 3.3 基于ALE算法的数值模拟40-44
• 3.3.1 计算模型描述40-41
• 3.3.2 结果与分析41-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 数值方法的验证45-55
• 4.1 加筋板Ⅰ在近距水下爆炸作用下的毁伤研究45-50
• 4.1.1 基于声-结构耦合法的数值模拟研究46-47
• 4.1.2 基于ALE算法的数值模拟研究47-50
• 4.2 加筋板Ⅱ在接触水下爆炸作用下的毁伤研究50-54
• 4.2.1 基于声-结构耦合法的数值模拟研究51-52
• 4.2.2 基于ALE算法的数值模拟研究52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 5 水面舰艇在近距水下爆炸下的毁伤研究55-62
• 5.1 计算模型描述55
• 5.2 毁伤演化过程分析55-59
• 5.3 毁伤模式分析59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-70

【参考文献】

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本文编号：324370