考虑空化效应的水下爆炸舰船结构响应研究

发布时间：2021-12-28 18:51

　　建立某舰船典型舱段结构模型,采用声固耦合法分析舰船结构在水下爆炸作用下的动力响应特性,分析了二次加载及空化区域随时间的变化情况.当考虑空化效应时,分别给出药包在不同深度和不同舷侧角度爆炸情况下,舱段结构典型位置的加速度和速度响应量的时间历程曲线,总结了舱段典型位置各响应量峰值的变化规律.结果表明:空化区域溃灭产生的二次加载作用会对结构响应产生较大影响,在二次加载作用下结构振动更剧烈,载荷作用时间更长;相比于舱段底部,随着爆深的增加,甲板和舷侧的响应受二次加载的影响较小;当爆点沿舷侧不同角度分布时,对于舱底和甲板结构,型深方向的响应峰值均为最大. 

【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2020,48(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

水下爆炸冲击波传播

第8期张婧，等：考虑空化效应的水下爆炸舰船结构响应研究·117·反射边界条件．钢板中心位移的计算与试验结果见图3，图中：D为凹陷深度，t为时间．由图3可知：试验测得的板中心的最大凹陷为23mm，最大外凸为11mm；通过有限元方法计算得到板中心的最大凹陷为17mm，最大外凸为10mm．钢板中心绝对压力的计算与试验结果见图4，图中p为绝对压力．由图4可知：板受水下爆炸作用后往复振动，当冲击波到达时，压力迅速增大，随后很快降为零，产生这种变化的原因是钢板邻近水域中发生了空化现象，但衰减时间明显变得缓慢．图3和4表明运用声固耦合法可以较好地模拟水下爆炸及空化区域的扩展与溃灭．图3计算与试验得到的钢板中心位移图4计算与试验得到的钢板中心绝对压力3考虑空化效应的水下爆炸数值仿真3.1计算模型以某舰船典型舱段为计算模型．舱段长为15.6m，宽为18.4m，型深为8.8m，吃水为5m．舱段结构材料均采用EH36钢，密度ρ=7850kg/m3，弹性模量E=210GPa，泊松比μ=0.3．舱段结构受瞬态爆炸冲击载荷作用，钢材表现出与应变率相关的性质，采用Cowper-Symonds本构模型考虑材料的应变率效应．为了研究EH36钢的动力本构关系，应变率从2×10-4s-1到1685s-1，采用MTS装置进行低应变率下的拉伸试验，采用SHPB装置进行高应变率下的冲击压缩试验．获得黏性参数(C)和应变率硬化参数(P)分别为3599和2.58．爆点位于舱段下方70m处，炸药为1000kgTNT．分别计算考虑与不考虑空化效应两种情况，计算时间取0.2s，不考虑气泡脉动载荷影响．综合考虑计?

不同爆深下垂向加速度时历曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]球形炸药水下爆炸的舰船空化效应研究[J]. 贾则,刘建兵,权琳,陈高杰,张姝红.  舰船科学技术. 2018(05)
[2]水下爆炸冲击波作用下的空化效应数值仿真研究[J]. 宗智,陈岗,叶帆,李海涛,赵延杰.  船舶力学. 2014(04)
[3]水下爆炸冲击波作用下空化区域形成的特性研究[J]. 李海涛,朱锡,黄晓明,牟金磊.  高压物理学报. 2008(02)
[4]声固耦合方法在舰船水下爆炸中的应用[J]. 姚熊亮,张阿漫,许维军.  哈尔滨工程大学学报. 2005(06)

硕士论文
[1]水下爆炸空化效应作用下结构响应的数值模拟[D]. 叶帆.大连理工大学 2010



本文编号：3554553