水下爆炸箱型梁船体结构冲击响应特性研究

摘要

在水面舰船生命力研究过程中,船体结构抗水下爆炸性能始终是各国海军的重点研究领域。箱型梁结构作为一种新型水面舰船甲板结构,其水下抗爆抗冲击性能还没有得到较为系统全面的研究。为了更好更全面研究箱型梁结构船体抗水下爆炸性能,本文从不同工况(即爆距由远及近的变化)进行全面深入的分析。研究主要从三个层面进行:中远场水下爆炸问题——结构及人员、设备抗冲击问题;中近场水下爆炸问题——舰船局部结构冲击破坏及整体运动结构损伤问题;近场及接触爆炸问题——舰船局部结构破口剩余强度问题。围绕上述内容,本文开展了以下研究工作。
　　首先,对箱型梁结构船体抗水下爆炸性能分析的各个部分内容进行归纳总结,指出本文的独特之处以及有待完善的地方。建立箱型梁结构船体数值仿真模型,并对原始船体模型进行等效化处理,针对中场和远场水下爆炸船体结构响应问题,应用声固耦合法求解,而水下近场及接触爆炸船体结构响应问题,则采用ALE(ArbitraryLagrangeEuler)方法求解。
　　其次,对于冲击环境问题,本文分析了中远场水下爆炸冲击波载荷作用下船体结构冲击响应规律,归纳出箱型梁船体结构冲击环境特征;对于结构毁伤问题,本文分析了中近场水下爆炸载荷作用下船体局部破坏模式和鞭状运动所导致的整体损伤情况,得出箱型梁船体结构毁伤特性;对于剩余强度问题,本文分析了近场接触水下爆炸作用下船体结构典型位置破口形式,校核了船体破口极限强度,总结出箱型梁结构对船体剩余强度的影响特性。
　　最后,对比分析了等效原始船体与不同形式箱型梁船体在各个特定工况下船体典型位置结构位移、速度、加速度、平均米赛斯(Mises)应力、等效塑性应变(PEEQ)及剖面弯矩等结构响应规律和特点,得出了四种不同形式船体结构冲击环境、冲击毁伤、鞭状运动和剩余强度特性。

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第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究主要内容及方法

1.4 本文主要研究工作

第二章 舰船水下爆炸数值模型与计算方法

2.1 引言

2.2 水下爆炸理论

2.3数值模型分析

2.4 小结

第三章 箱型梁船体结构冲击环境特性研究

3.1 引言

3.2 冲击谱概论

3.3水下非接触爆炸冲击环境数值仿真分析

3.4 小结

第四章 箱型梁船体结构毁伤特性研究

4.1 引言

4.2 水下爆炸冲击载荷作用下箱型梁船体结构响应研究

4.3 水下爆炸作用下箱型梁船体整体运动特性研究

4.4 计及水下爆炸冲击动弯矩的箱型梁结构船体总强度计算

4.5 小结

第五章 箱型梁船体结构破损剩余强度研究

5.1 引言

5.2 强度校核衡准

5.3 仿真工况设置

5.4 箱型梁船体剩余强度计算方法

5.5 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