瞬态载荷作用下舰船舱壁结构动稳性研究

摘要

水下爆炸过程包括冲击波阶段以及气泡脉动阶段。在整个爆炸过程中冲击波载荷及气泡脉动载荷等瞬态载荷对舰船产生强大的冲击作用，甚至会使舱壁结构发生动态失稳。本文研究了水下爆炸作用下舱壁等柔性构件的动态稳定性，给出了水下爆炸瞬态载荷作用下舰船舱壁等柔性结构稳定性计算方法及其抗失稳的方法，旨在提高舱壁抗失稳的能力。
　　 动态失稳准则—B-R运动准则是通过对冲击载荷下结构的响应的分析来判断失稳的，适合通过有限元软件来计算。由于舰船中的舱壁结构为加筋板结构，因此，分析加筋结构受冲击载荷的动态稳定性对研究舱壁等构件受水下爆炸冲击下的动稳性具有参考意义。通过分析影响加筋板结构动稳性的因素来改善舱壁结构抗失稳的能力。
　　 影响实际舰船受水下爆炸作用下舱壁结构的动态稳定性因素很多，舱壁结构所受的载荷非常复杂，计算其稳定性最好的方法就是将舱壁结构置于整个舰船和流场环境中。采用有限元计算舰船结构的响应结果的有效性已经得到实船实验的验证。通过对水下爆炸过程及载荷的分析，最终提出适合水下爆炸的B-R运动准则。
　　 通过大量数值试验，得到一些有益规律。计算发现气泡脉动对舱壁结构的动态稳定性有很大的影响，计算中是不能被忽略的。爆炸攻角的不同，舱壁失稳模态和失稳载荷是不同的。舰船舱室布置的不同对舱壁动态稳定性有影响，合理的舱室布置能够提高舰船的抗失稳能力，水下爆炸中结构的失稳可分为三个阶段。这都可为工程设计及计算提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究目的和意义

1.2水下爆炸研究概况

1.3结构动稳性研究概况

1.3.1概述

1.3.2动态稳定性判别准则的选取

1.3.3结构动态稳定性的有限元方法

1.4主要研究内容、难点和创新点

1.4.1研究内容

1.4.2难点和创新点

第2章加筋板数值实验动稳性研究

2.1加筋板结构的动态稳定性

2.1.1光板的动态稳定性

2.2影响加筋板动态屈曲的因素

2.2.1筋格

2.2.2初始缺陷

2.2.3冲击载荷的大小

2.2.4冲击脉宽

2.2.5加筋分布

2.2.6板厚的影响

2.2.7边界条件

2.3本章小结

第3章适用于水下爆炸的动稳性判别准则

3.1舰船水下爆炸有限元仿真的有效性

3.2基于冲击波理论的动稳性判别准则

3.3基于冲击因子的动态屈曲判别准则

3.4本章小结

第4章基于数值实验的水下爆炸舱壁结构动稳性研究

4.1冲击波对舰船舱壁板动态屈曲的影响

4.2气泡载荷对舰船舱壁动态屈曲的影响

4.3不同工况下舱壁结构动态稳定性研究

4.3.1工况设置

4.3.2沿船长方向舱壁结构的动态稳定性

4.3.3不同攻角下舱壁结构的动态稳定性

4.4不同舰艇舱壁结构的动态稳定性对比分析

4.5本章小结

第5章舱壁结构动稳性工程计算方法

5.1初始缺陷因子ε及板厚

5.2经验公式

5.3动态载荷因子DLF的确定

5.4约束因子k的确定

5.5本章小结

结论

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

参考文献

致谢