舰船舱内爆炸载荷简化载荷计算模型
发布时间：2022-01-05 00:52
为得到舱内爆炸载荷简化计算方法,将舱内爆炸下目标壁面受到的内爆载荷在时间分布上分为爆炸冲击波作用和准静态压力作用2个阶段,在空间分布上分为非角隅中间区域、两面角隅区和三面角隅区,建立了舱内爆炸下目标壁面所受载荷的简化计算模型,并通过Matlab编程实现,得到目标壁面受到的舱内爆炸载荷总冲量,其结果与数值仿真结果吻合较好。该简化模型可用于舰船舱内爆炸载荷强度及壁面总冲量的快速工程估算。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(17)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
舱内爆炸下壁面峰值压力空间分布模型Fig.2Spatialdistributionmodelofpeakpressureundertheexplosioninthecabin
度为H，舱室宽度为B，将舱内爆炸下壁面各点受到的爆炸冲击波超压峰值p1按空间分布划分为三大类区域，第1类区域为非角隅中间区域，第2类为两面边界交汇的两面角隅区，第3类为三面边界交汇的三面角隅区。依据其各自的载荷特性，分别对三类区域的反射冲击波超压峰值p1建立其简化计算方法。其中舱内爆炸载荷受角隅汇聚效应影响的区域范围较为固定，为便于简化计算，将边界角隅汇聚区的统一宽度d取为壁面短边长度H的1/10，即d=0.1H。图2舱内爆炸下壁面峰值压力空间分布模型Fig.2Spatialdistributionmodelofpeakpressureundertheexplosioninthecabin2.1反射冲击波超压峰值p12.1.1非角隅中间区域pmZ=√x2+y2+D2/3√W对于第1类的非角隅中间区域，将其分为8个相类似的三角区域。以图2中区域3为例，对该区域的内爆载荷峰值p1进行简化计算。将中间区域3内各点的爆炸冲击波超压峰值p1假设为一个连续的平面函数，该平面函数由三角区域的3个点p1（0，0），p1（0，x0-d）和p1（x0-d，y0-d）确定，即三点确定一个平面函数p1=f（x，y），再由所得平面函数计算出区域内各点（x，y）的超压峰值p1（x，y），如图3所示。为了求得该平面函数，就要先确定3个角点A点、B点和C点的超压峰值计算方法。根据Henrych提出的经验公式（1）可计算这3个点的爆炸冲击波入射超压峰值，其中比例距离，x和y分为壁面坐标系下目标点的坐标，D为装药到壁面的垂直距离，W为装药质量。pm=1.40717Z+0.55397Z20.03572Z3+0.000625Z4,0.05Z0.3，0.61938Z0.03262Z2+0.21324Z3,0.3Z1，0.0662Z+0.405Z2+0.3288Z3,1Z10。(1)pmZ=R/3√其中：为爆炸冲击波入射超压峰值；W为比例距离，R为TNT装药爆心到目标测量位置的直线距离，W为装药质量。为便于解释说
将式（5）代入式（4）即可求得当该点发生马赫反射时，其爆炸冲击波反射超压峰值p1。采用式（1）～式（5）的判定及计算方法，分别求出点（0，x0-d）和（x0-d，y0-d）处的反射冲击波超压峰值pB和pC。如此则分别求出了区域3的3个角点（0，0），（0，x0-d）和（x0-d，y0-d）的反射冲击波超压峰值pA，pB和pC。再由以上这3个点的坐标（0，0，pA），（0，x0-d，pB）和（x0-d，y0-d，pC）计算求得整个区域3内各个点的反射冲击波超压峰值所满足的平面函数的表达式p1=f（x，y），其一般形式为：p1(x,y)=k1x+k2y+C1。(6)其中：k1，k2，C1为根据（0，0，pA），（0，x0-d，pB）和（x0-d，y0-d，pC）三点坐标确定的常数，且对于区域3来说，C1=pA。通过以上简化计算方法，对于中间区域划分成的8个小三角区域内任意一点，均可采用式（1）～式（6）的计算方法，求得其爆炸冲击波反射超压峰值p1。2.1.2两面角隅区对于图2中第2类的两面角隅区，根据其位置，也将其分成上下左右4个区域，以两面角隅区1为例，依据仿真计算结果的角隅压力载荷特性，建立该区域内各点的爆炸冲击波反射超压峰值p1的简化分布及计算方法，如图4所示。图4两面角隅区1的内爆冲击波反射超压峰值分布Fig.4Peakdistributionofshockwavereflectionoverpressureinthedihedralcornerregion1对两面角隅区的峰值及比冲量进行简化计算时，可以认为对于两面角隅区1，在其区域统一宽度（d）的方向上，反射冲击波的峰值压力和比冲量无变化，即p1（x1，y0）=p1（x1，y1）=p1（x1，y2），其中（x1，y0），（x1，y1），（x1，y2）为两面角隅区1内x坐标相同，y坐标不同的3点。因此在图4中的两面角隅区1中任意一点（x，y）的反射冲击波超压峰值只是与x坐标有关的函数，即p1（x，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于饱和响应时间的封闭空间内爆炸载荷等效方法研究[J]. 孔祥韶,周沪,郑成,吴卫国. 爆炸与冲击. 2019(09)
[2]水雾对舱内装药爆炸载荷的耗散效能试验研究[J]. 陈鹏宇,侯海量,刘贵兵,朱锡,张国栋. 兵工学报. 2018(05)
[3]内部爆炸作用下钢箱结构变形规律性实验[J]. 姚术健,张舵,郑监,卢芳云,于大鹏. 爆炸与冲击. 2017(05)
[4]长方体密闭结构内爆炸冲击波传播与叠加分析模型[J]. 杨亚东,李向东,王晓鸣. 兵工学报. 2016(08)
[5]舱室内爆冲击波载荷特性及影响因素分析[J]. 陈攀,刘志忠. 舰船科学技术. 2016(03)
[6]角隅结构对舱内爆炸载荷影响的实验研究[J]. 孔祥韶,吴卫国,李俊,李晓彬,徐双喜. 中国造船. 2012(03)
[7]舱内爆炸冲击载荷特性实验研究[J]. 侯海量,朱锡,李伟,梅志远. 船舶力学. 2010(08)
[8]舱内爆炸载荷及舱室板架结构的失效模式分析[J]. 侯海量,朱锡,梅志远. 爆炸与冲击. 2007(02)
本文编号：3569394
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(17)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
舱内爆炸下壁面峰值压力空间分布模型Fig.2Spatialdistributionmodelofpeakpressureundertheexplosioninthecabin
度为H，舱室宽度为B，将舱内爆炸下壁面各点受到的爆炸冲击波超压峰值p1按空间分布划分为三大类区域，第1类区域为非角隅中间区域，第2类为两面边界交汇的两面角隅区，第3类为三面边界交汇的三面角隅区。依据其各自的载荷特性，分别对三类区域的反射冲击波超压峰值p1建立其简化计算方法。其中舱内爆炸载荷受角隅汇聚效应影响的区域范围较为固定，为便于简化计算，将边界角隅汇聚区的统一宽度d取为壁面短边长度H的1/10，即d=0.1H。图2舱内爆炸下壁面峰值压力空间分布模型Fig.2Spatialdistributionmodelofpeakpressureundertheexplosioninthecabin2.1反射冲击波超压峰值p12.1.1非角隅中间区域pmZ=√x2+y2+D2/3√W对于第1类的非角隅中间区域，将其分为8个相类似的三角区域。以图2中区域3为例，对该区域的内爆载荷峰值p1进行简化计算。将中间区域3内各点的爆炸冲击波超压峰值p1假设为一个连续的平面函数，该平面函数由三角区域的3个点p1（0，0），p1（0，x0-d）和p1（x0-d，y0-d）确定，即三点确定一个平面函数p1=f（x，y），再由所得平面函数计算出区域内各点（x，y）的超压峰值p1（x，y），如图3所示。为了求得该平面函数，就要先确定3个角点A点、B点和C点的超压峰值计算方法。根据Henrych提出的经验公式（1）可计算这3个点的爆炸冲击波入射超压峰值，其中比例距离，x和y分为壁面坐标系下目标点的坐标，D为装药到壁面的垂直距离，W为装药质量。pm=1.40717Z+0.55397Z20.03572Z3+0.000625Z4,0.05Z0.3，0.61938Z0.03262Z2+0.21324Z3,0.3Z1，0.0662Z+0.405Z2+0.3288Z3,1Z10。(1)pmZ=R/3√其中：为爆炸冲击波入射超压峰值；W为比例距离，R为TNT装药爆心到目标测量位置的直线距离，W为装药质量。为便于解释说
将式（5）代入式（4）即可求得当该点发生马赫反射时，其爆炸冲击波反射超压峰值p1。采用式（1）～式（5）的判定及计算方法，分别求出点（0，x0-d）和（x0-d，y0-d）处的反射冲击波超压峰值pB和pC。如此则分别求出了区域3的3个角点（0，0），（0，x0-d）和（x0-d，y0-d）的反射冲击波超压峰值pA，pB和pC。再由以上这3个点的坐标（0，0，pA），（0，x0-d，pB）和（x0-d，y0-d，pC）计算求得整个区域3内各个点的反射冲击波超压峰值所满足的平面函数的表达式p1=f（x，y），其一般形式为：p1(x,y)=k1x+k2y+C1。(6)其中：k1，k2，C1为根据（0，0，pA），（0，x0-d，pB）和（x0-d，y0-d，pC）三点坐标确定的常数，且对于区域3来说，C1=pA。通过以上简化计算方法，对于中间区域划分成的8个小三角区域内任意一点，均可采用式（1）～式（6）的计算方法，求得其爆炸冲击波反射超压峰值p1。2.1.2两面角隅区对于图2中第2类的两面角隅区，根据其位置，也将其分成上下左右4个区域，以两面角隅区1为例，依据仿真计算结果的角隅压力载荷特性，建立该区域内各点的爆炸冲击波反射超压峰值p1的简化分布及计算方法，如图4所示。图4两面角隅区1的内爆冲击波反射超压峰值分布Fig.4Peakdistributionofshockwavereflectionoverpressureinthedihedralcornerregion1对两面角隅区的峰值及比冲量进行简化计算时，可以认为对于两面角隅区1，在其区域统一宽度（d）的方向上，反射冲击波的峰值压力和比冲量无变化，即p1（x1，y0）=p1（x1，y1）=p1（x1，y2），其中（x1，y0），（x1，y1），（x1，y2）为两面角隅区1内x坐标相同，y坐标不同的3点。因此在图4中的两面角隅区1中任意一点（x，y）的反射冲击波超压峰值只是与x坐标有关的函数，即p1（x，
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于饱和响应时间的封闭空间内爆炸载荷等效方法研究[J]. 孔祥韶,周沪,郑成,吴卫国. 爆炸与冲击. 2019(09)
[2]水雾对舱内装药爆炸载荷的耗散效能试验研究[J]. 陈鹏宇,侯海量,刘贵兵,朱锡,张国栋. 兵工学报. 2018(05)
[3]内部爆炸作用下钢箱结构变形规律性实验[J]. 姚术健,张舵,郑监,卢芳云,于大鹏. 爆炸与冲击. 2017(05)
[4]长方体密闭结构内爆炸冲击波传播与叠加分析模型[J]. 杨亚东,李向东,王晓鸣. 兵工学报. 2016(08)
[5]舱室内爆冲击波载荷特性及影响因素分析[J]. 陈攀,刘志忠. 舰船科学技术. 2016(03)
[6]角隅结构对舱内爆炸载荷影响的实验研究[J]. 孔祥韶,吴卫国,李俊,李晓彬,徐双喜. 中国造船. 2012(03)
[7]舱内爆炸冲击载荷特性实验研究[J]. 侯海量,朱锡,李伟,梅志远. 船舶力学. 2010(08)
[8]舱内爆炸载荷及舱室板架结构的失效模式分析[J]. 侯海量,朱锡,梅志远. 爆炸与冲击. 2007(02)
本文编号：3569394
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