舰船舷侧泡沫波纹夹层结构防护性能研究

摘要

在现代海战中，舰船因舷侧结构遭受攻击而产生破损甚至丧失战斗力的例子屡见不鲜。舷侧结构作为舰船防护的一道重要屏障，承担着保障舰船安全和正常战斗能力的责任，因此如何提高舰船舷侧结构的防护性能成为了各个国家舰船研究领域的重点。
　　随着夹层板结构的问世，优良的性能使其在舰船结构中的应用越来越广泛。相比普通加筋板，夹层板具有更高的比强度和比刚度，还具有减振降噪、减轻重量、防火隔热等优势，因此非常适用于舰船舷侧的防护结构中。
　　本文针对某舰船舱段的舷侧结构，分析了典型舷侧结构和夹层舷侧结构在水下近场爆炸载荷作用、导弹侵彻作用和舱室内爆载荷下的动态响应。根据损伤变形、吸能、应力、速度、加速度和破口面积等响应特性，比较分析了两者的防护性能。
　　首先，本文基于声-结构耦合法，进行了水下近场爆炸数值模拟的有效性验证。在此基础上，对典型加筋板和相同质量下的夹层板（SPS夹层板和波纹夹层板）进行了抗爆性能的分析，发现两种夹层板结果的抗爆性能均优于加筋板。同时还探究了夹芯层的结构形式对波纹夹层板抗爆性能的影响，结合其中表现优秀的梯型波纹夹层板和SPS夹层板的结构形式，设计一种变形小且吸能好的泡沫波纹夹层板结构。
　　然后，探讨了这种泡沫波纹夹层板在近场水下爆炸冲击波作用下的防护性能以及失效模式，并分析了夹层板结构的几何尺寸、泡沫类型和填充方式对夹层板动态响应的影响。采用正交实验法对波纹夹层板结构进行优化设计，得到了试验范围内对泡沫波纹夹层板结构防护性能影响程度的主次顺序以及泡沫波纹夹层板结构的最优结构形式。
　　最后将上述优化后的泡沫波纹夹层板结构应用到舰船舷侧中，在舰船典型舱段的基础上进行改良，对比分析普通舷侧结构和夹层舷侧结构的防护性能。防护性能分析主要分为水上防护和水下防护，水上防护包括反舰导弹的穿甲作用和爆炸冲击波作用，水下防护则主要针对水雷等水下近场爆炸。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景和目的

1．2水下爆炸综述

1．2．1水下爆炸国内外研究进展

1．2．2水下爆炸研究方法

1．3夹层板结构的研究现状

1．3．1夹层板结构在舰船中的应用

1．3．2夹层板动态性能的国内外研究

1．4论文的主要研究内容

第2章水下爆炸理论及夹层板理论

2．1引言

2．2水下爆炸冲击波理论

2．2．1冲击波的产生和传播

2．2．2冲击波的数值模拟方法

2．3夹层板结构简述

2．3．1夹层板的分类

2．3．2夹层板力学理论

2．4泡沫材料

2．4．1泡沫分类

2．4．2泡沫的数值模型

2．5正交实验法

2．5．1正交试验法基础理论

2．5．2正交试验结果分析

2．6本章小结

第3章普通夹层板的动态力学特性

3．1引言

3．2加筋板与夹层板的动态力学性能分析

3．2．1数值模型

3．2．2边界条件

3．2．3材料属性

3．2．4结果分析

3．3不同夹芯结构夹层板的动态力学性能分析

3．3．1夹芯结构数值模型

3．3．2结果分析

3．4泡沫波纹夹层板的力学特性

3．4．1数值模型

3．4．2结果分析

3．5本章小结

第4章泡沫波纹夹层板结构动态响应分析

4．1引言

4．2泡沫波纹夹层板结构的毁伤模式分析

4．2．1工况的设置

4．2．2毁伤模式

4．2．3结构吸能

4．2．4应力、速度和加速度

4．3结构参数对泡沫波纹夹层板防护性能的影响

4．3．1结构参数

4．3．2面板厚度

4．3．3夹芯板厚度

4．3．4夹芯层高度

4．3．5夹芯泡沫的类型

4．3．6夹芯泡沫填充方式

4．4泡沫波纹夹层板结构优化

4．5本章小结

第5章夹层舱段的防护性能分析

5．1引言

5．2夹层舱段

5．2．1典型舱段

5．2．2夹层舱段

5．3夹层舱段的动态响应

5．3．1水上防护

5．3．2水下防护

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢