水下爆炸作用下圆柱壳鞭状运动响应研究

发布时间：2021-07-31 16:41

　　作为潜艇的典型结构形式，单双层圆柱壳结构的抗冲击性能一直是各国研究人员都比较关心的基础性问题。自潜艇出现以来，研究人员对其各方面性能和强度进行了大量的研究，取得了很多重要的结论和成果，而国内的潜艇抗冲击研究起步较晚，与国际水平仍有较大差距，因此有必要从各个方面深入研究圆柱壳结构抗冲击性能。鞭状运动是细长体结构在非均匀载荷下的特有响应现象，对于潜艇结构而言，直接关系到其总强度。因此本文主要从鞭状运动的角度对水下爆炸载荷作用下的圆柱壳结构动态响应进行分析，分别从方法和机理上研究潜艇结构鞭状运动特性。首先，本论文在绪论部分回顾了潜艇抗冲击和鞭状运动方面的研究进展和现状，并对以往各种研究方法的优缺点进行了综述，从而为本文后续选择合适的方法提供了指导。正确的载荷输入是动力学计算结果正确的前提。针对应用广泛的Geers-Hunter模型，结合已有研究成果给出了考虑气泡迁移运动的脉动压力计算方法。然后，为确定气泡球形假设是否合理，采用奇点等效法其进行了定性分析，结果表明气泡非球形运动对周围流场有一定的影响，但相对于气泡脉动的影响为小量，且随距离衰减很快。因此，采用球形假设而忽略气泡变形的影响可以满足... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

美国进行的实艇水下爆炸实验(来自网络)

图 1.1 美国进行的实艇水下爆炸实验(来自网络) 图 1.2 圆柱壳水下爆炸实验[13]由于国家建设海军强国的需要，近年国内的舰艇抗冲击研究也取得了长足的发展，一些科研单位还建设了自己的爆炸水池，如无锡 702 所，海军工程大学，中国工程物理研究院等。在此条件下，国内研究者也对舰船抗爆抗冲击进行了大量的实验研究。如朱锡[7]黄晓明[8]李玉节[9]等分别通过缩比模型实验研究了水面舰艇在水下爆炸作用下的鞭状运动响应，发现气泡作用是结构产生严重总体破坏的主要因素。其中，在朱锡[7]在其研究中进一步分析了不同能量输出结构的炸药对模型冲击响应的影响，发现在近距离水下爆炸作用下，模型更多的是气泡收缩过程中产生的低压区作用下发生中垂破坏，其产生的应变响应在某些工况下甚至超过冲击波的作用结果；黄晓明等[10]在爆炸水池中采用加筋圆柱壳缩比模型研究了不同工况参数对圆柱壳结构鞭状运动的影响规律，实验结果表明影响圆柱壳鞭状运动的工况参数主要是结构和气泡脉动载荷的频率以及爆距，当气泡脉动载荷频率与结构一阶频率接近时，气泡脉动载荷的作用效果逐次叠加，从而诱导明显的鞭状运动响应。牟金磊等[11]分别通过实验和数值的方法对加筋板在水下爆炸载

图 1.3 海军工程大学进行的圆柱壳鞭状运动实验[10]值研究实验为破坏性实验，不论从实施难度还是从成本方面发展和流固耦合理论的不断完善，数值仿真模拟为充。具有瞬态强非线性特点，其涉及的流固耦合问题一和难点。早在上世纪 60 年代，研究人员就尝试通过击问题。Huang[14,15]在他早期的工作中首先通过选段，得到了一些球壳以及圆柱壳等简单结构在平面将该方法扩展到了球面波的范围[16]。尽管此类方法，但在后来的研究中通常用来验证理论和数值模型

【参考文献】：
期刊论文
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[2]近距水下爆炸作用下箱形梁模型中垂破坏试验研究[J]. 黄晓明,朱锡,牟金磊,李海涛.  振动与冲击. 2011(02)
[3]圆柱壳在水下爆炸作用下鞭状响应试验研究[J]. 黄晓明,朱锡,牟金磊,李海涛.  哈尔滨工程大学学报. 2010(10)
[4]水下近距爆炸作用下船体梁的动态响应特性[J]. 朱锡,李海涛,牟金磊,黄晓明.  高压物理学报. 2010(05)
[5]水下爆炸气泡载荷在加筋板塑性变形中的作用[J]. 牟金磊,朱锡,黄晓明,李海涛.  振动与冲击. 2010(05)
[6]水下爆炸气泡动态特性研究综述[J]. 张阿漫,汪玉,闻雪友,倪宝玉,姚熊亮,韩蕴韬.  船舶力学. 2009(05)
[7]基于DYTRAN软件的三维水下爆炸气泡运动研究[J]. 荣吉利,李健.  兵工学报. 2008(03)
[8]环状气泡动力学数值模型[J]. 张阿漫,姚熊亮,孙士丽,李佳.  水动力学研究与进展A辑. 2008(01)
[9]舰船设备与总体安全性损伤等级的对比研究[J]. 张阿漫,姚熊亮,李克杰,李佳.  船舶工程. 2008(01)
[10]舰船水下爆炸数值计算方法综述[J]. 谌勇,汪玉,沈荣瀛,华宏星.  船舶工程. 2007(04)

博士论文
[1]水下爆炸气泡三维动态特性研究[D]. 张阿漫.哈尔滨工程大学 2007



本文编号：3313820