高速破片侵彻作用下舰船舱壁结构型式及动态响应研究

发布时间：2017-08-18 02:20

  本文关键词：高速破片侵彻作用下舰船舱壁结构型式及动态响应研究

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【摘要】：当今世界的历次海战中，舰船是主要的受攻击对象，半穿甲型反舰导弹能够轻易穿透舷侧板架在舱内爆炸，产生冲击波和高速破片，造成舰船的严重毁伤。舱壁结构因其在船体中的突出位置，是舰船的主要防护结构，其抗冲击能力对舰船生命力至关重要，因此，研究舰船舱壁结构在高速破片侵彻载荷下的动态响应以及防护性能，对改善舰船的抗侵彻能力和舰船生命力有着重要的工程意义，可为新型舱壁结构的优化设计提供参考。 本文在分析破片侵彻靶板理论的基础上，运用瞬态动力学分析软件，展开反舰导弹舱内爆炸后形成的高速破片对舱壁结构的侵彻作用研究。首先基于反舰导弹的简化模型，仿真模拟高速破片的形成和破片特性，并与经验公式进行比较，得到破片侵彻载荷工况；然后建立破片侵彻舰船舱壁结构的有限元技术，研究不同工况下舱壁结构的破坏特点、动态响应和吸能特性，比较分析载荷参数和结构参数对结果的影响；最后基于传统舱壁结构，设计多种双层舱壁结构型式，对比分析不同舱壁结构的抗侵彻性能，得到一种较优的双层舱壁结构型式。 本文主要研究工作如下： （1）阐述了侵彻相关的理论，其中包括侵彻特性的分类以及薄靶板的侵彻原理，该原理也适用于中厚靶板，为后续高速破片侵彻舰船舱壁结构的数值模拟研究提供了理论基础； （2）运用MSC.Dytran软件对反舰导弹在舰船舱内爆炸产生破片的整个过程进行了数值模拟，主要对破片的运动特性、形状统计以及破片质量的分布规律进行了研究，建立了破片的侵彻载荷工况； （3）研究了舰船舱壁结构在高速破片侵彻载荷作用下的有限元技术，讨论了侵彻模型的建模方法以及舱壁结构模型的简化过程，其中包括侵彻点位置和舱壁结构网格较优尺寸的确定； （4）基于对高速破片侵彻舰船舱壁结构整个过程的数值模拟，以舱壁结构简化模型作为研究对象，研究了不同侵彻工况以及不同结构参数下舱壁结构的动态响应结果，，其中不同侵彻工况包括破片的侵彻速度、侵彻角度、形状以及质量，结构参数即为舱壁板的厚度，对舱壁结构的破坏模式，损伤区域，变形、速度、加速度，应力、应变，吸能特性以及破片的剩余特性进行了系统分析； （5）基于传统单层舱壁结构，初步设计了I形、V形、X形和Y形四种双层舱壁结构型式，分别对其在破片侵彻载荷作用下的动态响应进行了研究，并与传统单层舱壁结构的数值模拟结果进行对比分析，主要从破片剩余速度以及舱壁结构的吸能量两个方面进行，从而得到了一种较优型式。
【关键词】：舱内爆炸 高速破片 侵彻 舰船新型舱壁结构型式
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 绪论15-22
• 1.1 课题研究背景和意义15-17
• 1.2 国内外研究现状与进展17-20
• 1.2.1 高速破片侵彻17-19
• 1.2.2 舰船新型舱壁结构型式19-20
• 1.3 本文的研究内容及创新点20-22
• 1.3.1 本文的研究内容20-21
• 1.3.2 本文的创新点21-22
• 第2章 侵彻理论22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 侵彻特性分类22-27
• 2.2.1 侵彻类型22-25
• 2.2.2 靶板分类25-26
• 2.2.3 靶板破坏形式26-27
• 2.2.4 弹体破坏形式27
• 2.3 薄靶板的侵彻原理27-33
• 2.3.1 薄靶板侵彻特点27-28
• 2.3.2 薄靶板变形理论28-29
• 2.3.3 变形弹体多阶段挤凿机理29-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 高速破片侵彻的计算载荷工况研究34-52
• 3.1 引言34
• 3.2 舱内爆炸的数值方法研究34-38
• 3.2.1 显示时间积分法（拉格朗日方法）34-36
• 3.2.2 近似黎曼算法（欧拉方法）36-37
• 3.2.3 流—固耦合算法37-38
• 3.3 破片侵彻载荷数值模拟38-41
• 3.3.1 导弹有限元模型38-39
• 3.3.2 导弹及其内外空气的欧拉域模型39
• 3.3.3 材料状态方程及参数定义39-41
• 3.4 破片特性计算结果分析41-51
• 3.4.1 破片的运动规律41-48
• 3.4.2 破片形状统计48-50
• 3.4.3 破片质量分布50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 高速破片侵彻舰船舱壁结构的有限元技术研究52-64
• 4.1 引言52
• 4.2 侵彻模型建模方法52-55
• 4.2.1 建模方式52-53
• 4.2.2 材料本构模型53-54
• 4.2.3 计算结果分析54-55
• 4.3 舰船舱壁结构模型简化研究55-62
• 4.3.1 舱壁结构有限元模型概述55-56
• 4.3.2 侵彻点位置确定56-58
• 4.3.3 舱壁结构模型简化58-61
• 4.3.4 简化模型网格尺寸确定61-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第5章 高速破片侵彻舰船舱壁结构的动态响应研究64-84
• 5.1 引言64
• 5.2 有限元模型64-65
• 5.3 计算结果分析65-72
• 5.3.1 舱壁结构破坏模式65-66
• 5.3.2 舱壁结构损伤区域66-67
• 5.3.3 舱壁结构变形、速度及加速度67-70
• 5.3.4 舱壁结构应力及应变70-71
• 5.3.5 舱壁结构吸能特性71-72
• 5.3.6 破片剩余速度72
• 5.4 不同侵彻工况下舱壁结构及破片动态响应分析72-82
• 5.4.1 破片侵彻速度72-75
• 5.4.2 破片侵彻角度75-77
• 5.4.3 破片形状77-79
• 5.4.4 破片质量79-82
• 5.5 不同结构参数下舱壁结构及破片动态响应分析82-83
• 5.6 本章小结83-84
• 第6章 高速破片侵彻作用下舰船新型舱壁结构型式研究84-94
• 6.1 引言84
• 6.2 舱壁结构抗侵彻性能评判标准84-85
• 6.3 新型舱壁结构抗侵彻有限元分析85-93
• 6.3.1 新型舱壁结构有限元模型85-88
• 6.3.2 计算结果分析88-93
• 6.4 本章小结93-94
• 结论94-97
• 1、本文主要研究工作94-95
• 2、本文主要结论95
• 3、进一步研究工作展望95-97
• 参考文献97-101
• 攻读硕士学位期间发表的论文101-103
• 致谢103-104
• 详细摘要104-109

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：692235