基于近场动力学的舰船复合材料结构冲击损伤研究

发布时间：2021-09-22 15:45

　　现代海洋战争中,舰船面临的威胁态势愈加复杂,其中鱼雷和导弹等反舰武器爆炸产生的高速破片和冲击波载荷对舰船的防护性能提出了严酷的考验。先进的复合材料由于重量轻、比强度和比刚度大、抗冲击性好逐渐成为船舶材料的新选择。但是复合材料的各向异性特征使得其损伤形式较传统的各向同性的金属材料更为复杂,因此如何对复合材料结构的损伤断裂行为进行准确的分析和预测一直是工程和学术领域的难题。目前常用的经典介质力学方法在解决损伤断裂问题时在位移场不连续位置存在奇异性,而新兴的无网格方法—近场动力学方法,在本构模型中采用积分形式代替了传统经典力学的本构模型中的偏导数项,且其本构模型本身就包含了损伤定义方法,因此采用该方法能够很好的模拟复合材料结构在破片冲击作用下和冲击波载荷作用下的损伤情况。本文首先对近场动力学方法的历史发展过程和研究现状进行了梳理,着重介绍了该方法在冲击领域的应用和发展现状。随后对近场动力学方法的运动方程、变形函数和边界约束条件进行了详细的推导,并在此基础上介绍了适合于复合材料分析的“键”基近场动力学模型。基于“键”的近场动力学模型,编写了复合材料单层板、层合板和加筋板的冲击计算程序,并通过算... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

劝sby级?

１．２近场动力学理论研究现状??２０００年Ｓｉｌｌｉｎｇ提出了近场动力学的相关理论与方法并对其物理意义进行了验证。??ＰＤ理论使用积分方程替换了经典力学理论中的位移导数项。该特点使得损伤可以在材??料内部的多个位置沿任意路径萌生和扩展，并且无需引入特殊的裂纹扩展准则。在ＰＤ??理论中，内力通过材料点间的非局部相互作用来表达，损伤包含在本构方程之中。不同??材料的界面具有各自的特性，损伤能够在界面间良好的传递。ＰＤ理论具有联系不同长??度尺度的内力的功能，可以被视为分子动力学方法的连续版本，因此其在跨尺度模拟方??面具有明显的优势。Ｓｉｌｌｉｎｇ＾１２１使用ＰＤ理论研究了线性应力波和波散的传播以及裂纹尖??端的形状，结果显示ＰＤ理论下的长波长的线弹性波与经典理论一致。初始的ＰＤ理论??被称为“键”基近场动力学理论，该理论基于成对相互作用力的假设，即材料点间为对??点力作用，力的大小相等，方向相反。该假设限制了材料的属性，导致材料的泊松比始??终为一固定值。并且该理论没有区分体积变形和扭曲变形，因此不适用于塑性不可压缩??材料。??

间发生相对位移和变形时，将导致材料点之间的力相互作用，材材料点间的作用力称之为力密度矢量（ｆｏｒｃｅ?ｄｅｎｓｉｔｙ），用关联的所有变形相对位置矢量（ｙ（ｙ）（ｙ?＝?１，２，…，〇〇），可以用示：??ｙ（ｉ厂ｙ㈨??Ｙ（ｘ（ｉ），〇?＝?‘?；?Ｉ?（２－２）＿ｙ（〇〇）－ｙｗ??－－７＇＾／?＾?１??：／４＇，??，，．?，?．?７?参，＞?為，，７?．，??－二ｕ＇－ｒ?／（＇?＼?、??：?／／?１?ｉ??？?彩?ｔ．ｚ＃?：杖．＇．：．．?ＩＩ．?二＾＾Ｊ１：：产?＼??＇Ｖ??＾?？?＾?＼?教／?珍．命：?，＇Ｚ…ｙ４?．、＇?笔?????＜？????．．．．．．．．二．．．．．．．．４－．．．．．．?＾??％?＾?ｔ?ｍ?ｍ?ｍ?＾??

【参考文献】：
期刊论文
[1]冰三点弯曲试验的近场动力学数值模拟[J]. 薛彦卓,陆锡奎,王庆,白晓龙,李志军.  哈尔滨工程大学学报. 2018(04)
[2]抗弹复合材料在舰船防护上的应用研究[J]. 王晓强,虢忠仁,宫平,金子明.  工程塑料应用. 2014(11)
[3]近场动力学方法及其应用[J]. 黄丹,章青,乔丕忠,沈峰.  力学进展. 2010(04)
[4]DDG1000之死——美军掀起新武器下马狂潮[J]. 陈光文.  舰载武器. 2008(09)
[5]“斯普鲁恩斯”级驱逐舰[J]. 何川.  电子对抗技术. 2004(05)

硕士论文
[1]基于近场动力学与有限元结合的复合材料层合板建模及冲击响应研究[D]. 曹学强.哈尔滨工业大学 2016
[2]层合板冲击损伤率效应的近场动力学模拟与分析[D]. 孙朝阳.南京航空航天大学 2016
[3]近场动力学模拟复合材料层合板的冲击损伤[D]. 王富伟.南京航空航天大学 2014
[4]近距及接触水下爆炸冲击波作用下结构毁伤的数值模拟[D]. 赵延杰.大连理工大学 2013
[5]大型舰船水下爆炸结构安全性研究[D]. 张爱国.哈尔滨工程大学 2008



本文编号：3404006