弹体撞击作用下液舱结构的毁伤失效研究

发布时间：2024-02-13 20:57

　　随着经济的快速发展,海洋逐渐成为各国保护开发的重点,作为重要的战略资源,海洋资源可能会引发一些海战,不仅使舰船上的设备受到破坏,也使工作人员的生命财产遭受严重的威胁。海上舰船、水下航行器的燃料箱和液舱防护结构等可能受到爆炸冲击载荷和破片的侵彻造成严重的毁伤,因此对液舱结构的毁伤失效机理进行研究显得十分重要。近年来舰船结构轻量化这一概念的提出和普及,使具有良好的耐腐蚀性、较高的强度、良好的焊接性和切削性能等优点的5A06铝材料在海洋工程、船舶行业等广泛应用。本文选取5A06铝板作为液舱的前、后靶板,通过实验与数值仿真相结合的方法对弹体撞击作用下靶板的变形失效进行相关研究。具体内容如下:(1)进行液舱侵彻实验,通过高速相机记录弹体的入水姿态、空泡的演化过程。对比三种不同弹头形状的弹体在水中的速度衰减和产生的空泡尺寸,以此说明弹体动能的耗散情况。(2)对不同初速度的弹体撞击作用下5A06铝板的失效模式进行定性的总结,从弹体的头部形状对前、后靶板的失效机理进行对比分析。进一步分析弹体的头部形状、弹体初速度、靶板厚度等因素对靶板变形的影响。此外,通过应变片获得液舱前后靶板的动态响应分析水锤效应对...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 液舱结构的理论研究
        1.2.2 液舱结构的实验研究
        1.2.3 液舱结构的数值模拟研究
    1.3 本文主要研究内容与创新点
        1.3.1 本文主要研究内容
        1.3.2 创新点
第2章 弹体撞击液舱的水锤效应历程分析
    2.1 实验装置
        2.1.1 液舱
        2.1.2 靶板和弹体
        2.1.3 高速相机
    2.2 水锤效应历程分析
        2.2.1 水锤效应
        2.2.2 冲击波的产生
        2.2.3 空泡的演化过程
        2.2.4 弹体速度的衰减
    2.3 常见的靶板失效模式
    2.4 本章小结
第3章 弹体撞击下液舱结构典型失效模式分析
    3.1 液舱前、后靶板的典型失效模式
        3.1.1 平头弹撞击下失效模式分析
        3.1.2 半球形弹撞击下失效模式分析
        3.1.3 尖头弹撞击下失效模式分析
    3.2 液舱失效的影响因素
        3.2.1 弹头形状
        3.2.2 靶板厚度
        3.2.3 弹体的初速度
    3.3 靶板的应变时间历史
    3.4 电镜扫描结果
    3.5 本章小结
第4章 液舱失效模式的有限元分析
    4.1 液舱侵彻的有限元模型
        4.1.1 几何模型
        4.1.2 材料参数
        4.1.3 边界条件及接触算法
    4.2 液舱侵彻的仿真验证
        4.2.1 空泡演化对比
        4.2.2 水中弹速对比
        4.2.3 靶板的破坏形态对比
        4.2.4 靶板的变形量对比
    4.3 数值仿真结果及分析
        4.3.1 压力历程曲线分析
        4.3.2 弹体运动分析
        4.3.3 空泡尺寸分析
        4.3.4 靶板的变形分析
        4.3.5 靶板的失效模式预测
        4.3.6 液舱的损伤评估
    4.4 本章小节
第5章 含水量液舱在弹体撞击下的响应分析
    5.1 含水量液舱的有限元仿真模型
    5.2 弹体速度衰减分析
    5.3 侵彻历程能量分析
    5.4 前、后靶板的应力应变响应分析
    5.5 前、后靶板的位移响应分析
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文主要内容与结论
    6.2 进一步研究的工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3897195