基于ANSYS/LS-DYNA的Q235钢箱局部爆炸数值仿真研究
发布时间：2021-09-02 04:13
舰船作为海上主要军事力量,通常是敌对势力重点打击对象,其抗爆性研究一直是国内外热点。目前,舰船舱室壁板材料主要为921A钢板,为节约实验资源,一般可采用等效的Q235钢板作为替代。根据打击方式的不同,战斗武器打击舰船舱室通常会有两种爆炸方式:一种是战斗部侵入舱室内部发生爆炸;另一种是战斗部侵入舰船内部,在非方形钢箱容器和管道等重要结构附近发生爆炸。针对这两种爆炸方式,本文以Q235钢作为舱室壁板材料进行结构的抗爆研究,分析了舰船内方形舱室内爆和椭圆柱形容器钢箱室局部外爆条件下的破坏机理。本文做了以下三个方面工作的研究:1对固支钢板在自由场中爆炸实验进行了仿真模拟,计算与实验结果相对误差在10%以内。靶标变形的动态响应过程基本符合固支板的变形模式,仿真结果与实际情况相近,由此确定了仿真选取的材料参数和算法对爆炸工况模拟适用。以此为基础,为了研究两种材料的等效性,做了比例爆心距取值在0.445-0.891 m·kg-1/3范围内的Q235钢板和921A钢板的抗爆仿真,得到它们之间的厚度替代关系。2在单一壁板研究基础上,深入研究舱室结构的内爆破坏。按舰船舱室尺寸设计一个...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大型钢箱舰船舰船在海上作战中的地位非常特殊，它既是战斗中的指挥大脑，也是被打击的
(a)舰船抗爆实验 (b)舰船毁伤破坏图 1.2 舰船爆炸破坏舰船等在控制领海权上起了很重要的作用，为了克制它们的海上能力，很多强力反舰武器正在不断研发。武器穿入舰船内部爆炸，相对于在自由场中爆炸，冲击波在壁板上产生的压力更高，使密闭舱室造成更大破坏；且冲击波受阻在约束结构内部多次反射叠加，衰减缓慢，对目标物有一个较长时间的持续破坏。所以舰船舱室的安全性急需进行抗爆研究。由于整个舰船的尺寸过大，通常选取舰船内部的单一钢舱室作为研究目标。目前，在舱室壁板上焊接加强筋或侧舷等防爆巩固结构，可以在一定程度上提高其抗爆性能。综上，钢箱室结构舰船面临的主要威胁是爆炸武器。爆炸冲击对舰船等重要的建筑运输结构造成了很大威胁，舰船舱室的抗爆性能值得更多的研究投入。因此，本文主要对典型的舰船钢箱室进行抗爆研究，分析冲击波的传播方式以及箱室壁板的破坏模式，并根据破坏机理和程度在结构的薄弱区提出抗爆加固的建议。在工程上，该研究对提高舰船舱室等钢箱结构的安全抗爆性具有明确的指导意义。
根据需求有温压炸药、烟雾弹、闪光弹等，比如温压药，既有爆炸破坏功能，又能在后续的破坏中起到持续燃烧效果，是一种高功能的毁伤炸药。1.2.2 爆炸环境研究装药爆炸主要在两种介质中：水下爆炸和空中爆炸。水下爆炸，装药在水下爆炸的过程比空气中的复杂，且水的密度大约为空气的 1000 倍，附近的介质不同，爆炸的物理现象也不一样。有数据表明，炸药在水介质中爆炸的最初阶段，附近的压力会比在空气中高出 10 倍以上。炸药在水介质中爆炸短时间产生的超压大，靶标受作用后会产生挠曲，撕裂，剪切断裂等破坏[18]。Swisdak[19-20]等做了一些不同爆炸比例距离下的实验，得到了两组空中爆炸与水中爆炸的冲击波超压值。在一定范围内得到炸药在两种介质中冲击波超压的转换公式。空气爆炸，爆炸机理较水中容易，由于爆点位置的不同，爆炸冲击波的传播方式也不同，即爆炸环境的不同，冲击波的作用机理也会有差异。图 1.3 为自由场空间爆炸，爆源附近某点的时间和压力的关系曲线。图 1.4 为约束情况下，内爆[21]附近某点的时间和压力的关系曲线。
本文编号：3378286
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大型钢箱舰船舰船在海上作战中的地位非常特殊，它既是战斗中的指挥大脑，也是被打击的
(a)舰船抗爆实验 (b)舰船毁伤破坏图 1.2 舰船爆炸破坏舰船等在控制领海权上起了很重要的作用，为了克制它们的海上能力，很多强力反舰武器正在不断研发。武器穿入舰船内部爆炸，相对于在自由场中爆炸，冲击波在壁板上产生的压力更高，使密闭舱室造成更大破坏；且冲击波受阻在约束结构内部多次反射叠加，衰减缓慢，对目标物有一个较长时间的持续破坏。所以舰船舱室的安全性急需进行抗爆研究。由于整个舰船的尺寸过大，通常选取舰船内部的单一钢舱室作为研究目标。目前，在舱室壁板上焊接加强筋或侧舷等防爆巩固结构，可以在一定程度上提高其抗爆性能。综上，钢箱室结构舰船面临的主要威胁是爆炸武器。爆炸冲击对舰船等重要的建筑运输结构造成了很大威胁，舰船舱室的抗爆性能值得更多的研究投入。因此，本文主要对典型的舰船钢箱室进行抗爆研究，分析冲击波的传播方式以及箱室壁板的破坏模式，并根据破坏机理和程度在结构的薄弱区提出抗爆加固的建议。在工程上，该研究对提高舰船舱室等钢箱结构的安全抗爆性具有明确的指导意义。
根据需求有温压炸药、烟雾弹、闪光弹等，比如温压药，既有爆炸破坏功能，又能在后续的破坏中起到持续燃烧效果，是一种高功能的毁伤炸药。1.2.2 爆炸环境研究装药爆炸主要在两种介质中：水下爆炸和空中爆炸。水下爆炸，装药在水下爆炸的过程比空气中的复杂，且水的密度大约为空气的 1000 倍，附近的介质不同，爆炸的物理现象也不一样。有数据表明，炸药在水介质中爆炸的最初阶段，附近的压力会比在空气中高出 10 倍以上。炸药在水介质中爆炸短时间产生的超压大，靶标受作用后会产生挠曲，撕裂，剪切断裂等破坏[18]。Swisdak[19-20]等做了一些不同爆炸比例距离下的实验，得到了两组空中爆炸与水中爆炸的冲击波超压值。在一定范围内得到炸药在两种介质中冲击波超压的转换公式。空气爆炸，爆炸机理较水中容易，由于爆点位置的不同，爆炸冲击波的传播方式也不同，即爆炸环境的不同，冲击波的作用机理也会有差异。图 1.3 为自由场空间爆炸，爆源附近某点的时间和压力的关系曲线。图 1.4 为约束情况下，内爆[21]附近某点的时间和压力的关系曲线。
本文编号：3378286
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