鱼雷结构在水下爆炸冲击波载荷下的动态响应及安全性分析

发布时间：2020-11-04 03:41

　　随着反鱼雷武器的研发和升级,鱼雷在海战中的作用受到了一定的限制。鱼雷的独特作用体现在对抗高速隐蔽航行的潜艇或大型水面舰船时拥有巨大的爆炸威力、高搜索精度以及在航行深度、航程、航速等方面的优势。为了更有效地抵抗中途拦截炸弹的袭击,发挥鱼雷的特定作用,有必要对鱼雷在水下爆炸冲击波载荷下的结构响应问题进行研究。相较于舰船结构,鱼雷的结构具有更加的不确定性,且目前对鱼雷的塑性响应研究多局限于冲击波对壳体单一结构的塑性变形毁伤,相关研究仍不完善,并不能解决工程实际中对鱼雷安全性综合评估的要求。因此,本文以数值方法为主,对鱼雷不同分段、不同结构遭受水下爆炸载荷时的响应规律和安全性评估进行了系统研究。主要的研究内容包括以下几个部分:首先对水下爆炸的基本理论进行了简要阐述,并通过简单薄板结构对本文使用的声固耦合法的计算精度进行了验证,从中心挠度和变形情况进行比较,指出在数值仿真时必须考虑材料应变率的影响。其次,详细介绍了鱼雷的总体结构与功能,并在此基础上确立鱼雷结构的简化模型、鱼雷参数的选择依据,为后文研究爆炸载荷下的鱼雷动态响应问题奠定了模型基础。具体内容包括鱼雷的外形尺寸、环肋形式、鱼雷后段的舵鳍布局形式、螺旋桨简化方式、控制设备承载平台位置、材料参数选择依据等。同时,给出了流场模型的建立方法。在上述模型的基础上,本文开展了鱼雷在水下爆炸载荷下的塑性响应研究。首先针对软件中无法定义流场与螺旋桨结构接触面的问题,提出将螺旋桨上的爆炸载荷通过双面背水板的压强试验数据施加。其次介绍了主壳体结构的失效机理,并且考虑不同爆距,不同角度,单发与双发,同时爆炸与依次爆炸等情况设置了七种典型工况。然后,通过非线性有限元软件ABAQUS对水下爆炸模型进行数值模拟,分析并总结了鱼雷不同分段(引信段、电池段、后段)和不同结构(壳体、附体、电子设备)的响应特性和毁伤规律。之后,本文通过实体单元的轴对称模型对鱼雷分段连接结构处的局部结构应力和塑性响应进行了单独分析。同时以理论推导的方式探讨了鱼雷因进入爆炸气泡而产生的动力失效问题。最后,总结了鱼雷的破坏模式,提出鱼雷毁伤等级的划分方法,在此基础上确定鱼雷的安全半径,从而实现系统评估鱼雷安全性的目的,为工程实际提供参考。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TJ63
【部分图文】：

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第１章绪论??第１章绪论??１．１研究背景??为了维护海上领土完整，各个国家都研制和发展了不同型号的水下武器。现代鱼雷，??鱼雷是一种自动推进、能按预定的航向和深度航行、或自动导向目标、命中目标时能自??动爆炸、用以打击目标水下部位的水下武器。它具有良好的隐蔽性和强大的爆炸威力，??在海上作战中发挥着不可替代的作用。鱼雷在水中的航行图及爆炸后对舰船的毁伤如图??１．１?和?１．２?所７Ｋ〇??

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