爆炸荷载作用下固支方板的变形和破损分析

摘要

近场爆炸荷载作用下板壳结构的变形与破损机理是理论研究的重点和难点,其研究能为板壳结构的抗爆设计提供可靠的理论依据。本文以塑性铰理论和能量理论为基础,分析了近场爆炸荷载作用下固支方钢板的塑性区分布范围和破口尺寸,所得结论可供板壳结构的抗爆设计提供参考。主要内容如下:
　　1、通过对炸药爆轰过程的分析,给出了近场爆炸冲击波与结构相互作用的规律,以及确定近场爆炸荷载的方法。
　　2、中载条件下,由假设条件得到塑性区范围,依据在塑性铰线上某点的塑性应变大于极限应变时发生破裂的准则,给出了方板在运动模式一、运动模式二情况的破口尺寸公式;高载条件下,通过推导塑性铰线的移行规律,确定了塑性区域的范围,依据当爆炸荷载结束时,各裂瓣具有的动能全部转化裂瓣弯曲能和裂瓣断裂能的原理,给出了方板在运动模式三、运动模式四情况的破口尺寸公式。
　　3、对近场爆炸荷载作用下固支方板的变形与破损过程进行了数值模拟分析,采用了流固耦合算法,并定义了钢板材料的失效应变,从而得到了钢板的等效应力及塑性区分布、钢板的等效塑性应变和破口尺寸的大小、钢板沿各方向位移变形结果。
　　4、将文献实验结果、本文数值模拟结果和本文的理论计算结果进行了对比分析,结果符合较好。验证了本文理论分析的合理性和局限性。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2国内外研究发展现状

1.3 本文研究内容

1.4 本文研究目标

1.5 本文拟解决的关键性问题

1.6 本文特色和创新点

第2章 近场爆炸荷载

2.1 引言

2.2 炸药的爆轰及爆炸冲击波初始参数

2.3 近场爆炸产生的荷载

2.4 冲击波参数的确定

2.5 本章小结

第3章 固支方板的变形与破损研究

3.1 引言

3.2 计算模型的简化和假设

3.3中载时方板的塑性范围和破口尺寸

3.4高载时方板的塑性范围和破口尺寸

3.5 本章小结

第4章 爆炸荷载作用下固支方板的数值模拟分析

4.1 数值模拟在爆炸研究中的应用

4.2 爆炸荷载作用下固支方板的数值模拟

4.3 数值模拟结果的分析

4.4 本章小结

第5章 研究结果的对比分析

5.1 方板塑性区理论分析与实验的对比

5.2 方板破口尺寸理论分析与数值模拟分析对比

5.3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢