近场水下爆炸舰船结构抗冲击性能数值研究

发布时间：2023-02-16 09:51

　　现代海上作战中,武器制导技术飞速发展、毁伤威力不断强大,舰船作为主要作战平台,其抗爆抗冲击性能研究越来越被各国关注。舰船结构制造技术复杂,如果其结构强度不能满足生命力要求,不仅会影响作战性能的发挥,且会带来巨大的经济损失。在舰船遭遇的各种水下爆炸载荷中,关于近场水下爆炸舰船结构的毁伤研究还需进一步加强,本文在总结国内外水下爆炸载荷以及结构毁伤研究现状的基础上,建立某舰船舱段模型,通过数值模拟的方式对近场水下爆炸载荷传播特性,以及船舶结构的抗冲击性能进行了研究,主要研究内容包括以下三方面:首先,为准确模拟水下爆炸环境,基于ALE方法建立水-空气-炸药水下爆炸仿真模型,根据LS-DYNA的计算结果,通过与经验公式计算值的对比,确定各工况下炸药合适的网格尺寸,保证数值模拟的准确性;同时对于近自由面水下爆炸冲击波载荷的传播特性与自由场水下爆炸冲击波传播特性进行对比分析;并对近自由面水下爆炸时的水面水冢现象进行了数值仿真研究。其次,在水下爆炸环境数值模拟准确的基础上,建立某舰船三舱段研究模型,考虑流-固耦合等影响因素,基于ALE方法,采用LS-DYNA模拟分析炸药位于舱段舷侧和底部,爆炸距离为3...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 水下爆炸载荷与结构响应国内外研究现状
        1.2.1 理论研究现状
        1.2.2 试验研究现状
        1.2.3 数值模拟现状
    1.3 论文主要研究内容
2 水下爆炸基本理论及计算方法
    2.1 引言
    2.2 水下爆炸基本过程
    2.3 冲击波及炸药爆轰波基本理论
        2.3.1 水下炸药爆轰过程
        2.3.2 水下冲击波载荷理论及计算方法
    2.4 水下气泡脉动及空化效应
        2.4.1 气泡脉动理论和计算方法
        2.4.2 空化效应
    2.5 拉格朗日方法和欧拉方法基本原理
    2.6 LS-DYNA与ALE算法
    2.7 本章小结
3 基于LS-DYNA的水下爆炸过程数值仿真与验证
    3.1 引言
    3.2 材料模型和状态方程
    3.3 自由场水下爆炸网格尺寸确定
        3.3.1 数值计算模型
        3.3.2 计算结果分析
    3.4 近自由面水下爆炸过程模拟研究
        3.4.1 仿真模型描述
        3.4.2 近自由面冲击波传播特性
        3.4.3 近自由水面水冢现象
    3.5 本章小结
4 近场水下爆炸舰船结构抗冲击特性研究
    4.1 前言
    4.2 舰船水下爆炸数值计算仿真模型
        4.2.1 材料和数值模型简介
        4.2.2 LS-DYNA中材料失效定义
        4.2.3 水下爆炸流-固耦合接触算法及k文件设置
    4.3 冲击波近结构面压力传播过程
        4.3.1 舷侧迎爆冲击波传播过程
        4.3.2 船底迎爆冲击波传播过程
    4.4 冲击波载荷在船体内的传递过程
    4.5 近场水下爆炸冲击波作用下舱段结构变形分析
        4.5.1 舷侧迎爆
        4.5.2 船底迎爆
        4.5.3 舱壁变形分析
    4.6 舰船舱段速度响应分析
    4.7 舰船舱段加速度响应分析
    4.8 船体各组成部分吸能特性研究
    4.9 本章小结
5 改进的V型夹层板结构抗冲击性能数值仿真研究
    5.1 引言
    5.2 夹层板结构简介
    5.3 夹层板结构在舰船结构的应用
    5.4 加筋板和夹层板结构抗冲击性能研究
        5.4.1 计算方案设计
        5.4.2 有限元模型
    5.5 计算结果分析
        5.5.1 板材附近耦合压力
        5.5.2 塑性变形
        5.5.3 速度和加速度响应
        5.5.4 结构吸能
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3743995