侵彻载荷作用下双层舱壁结构响应预报方法研究

摘要

在现代海战中，舰船必然会面临反舰导弹爆炸引起的高速破片侵彻毁伤问题，而舰船的横舱壁结构是舰船主要抗侵彻防护结构，关系到舰船弹药舱、补给舱等重要部位的安全。双层舱壁结构作为一种新型舱壁结构型式，因其优秀的抗侵彻性能逐渐被现代舰船所采用。进行双层舱壁结构抗侵彻问题仿真预报研究，并提出一种快速简便、准确可靠的响应预报方法，对保证舰船的安全和正常使用，提高舰船生命力和战斗力有着重要的现实意义和军用价值。
　　本文主要研究双层舱壁结构在高速破片侵彻载荷作用下的响应预报方法。文章首先研究侵彻理论和数值仿真方法，并将破片侵彻单层靶板的仿真计算结果与经验公式作比较，验证了数值方法的可靠性；运用MSC/DYTRAN软件，对破片侵彻波纹夹芯双层舱壁结构的过程进行数值模拟研究，分析了破片侵彻双层舱壁结构动态响应过程，在此基础上研究舱壁动态响应结果对不同侵彻载荷参数的敏感性；通过理论分析并结合数值仿真，对破片侵彻单层靶板经验公式进行参数修正，获得破片侵彻双层舱壁结构剩余速度及舱壁吸能的响应预报公式；分别从不同破片初速度和破片质量入手，进行有限元仿真计算，比较仿真计算结果与预报公式计算结果的吻合度，由此来验证响应预报方法的可靠性。
　　本文的主要研究工作如下：
　　（1）侵彻理论及数值仿真方法研究。综述了弹靶的分类及破坏模式和经典侵彻理论分析模型，介绍了基于MSC/DYTRAN软件的数值方法在解决侵彻问题时的基本理论和分析方法。最后以破片侵彻单层靶板为例，进行数值仿真获得了在不同破片初速度下破片剩余速度，并与经验公式结果作对比，验证了数值方法的可行性。
　　（2）侵彻载荷参数敏感性分析。在高速破片侵彻波纹夹芯双层舱壁结构的数值模拟研究基础上，以破片形状、初始速度、质量、攻角和材料屈服应力参数为研究目标，研究双层舱壁动态响应结果对这些不同侵彻载荷参数的敏感性，最终选出其中较为典型或对侵彻响应影响较大的载荷参数，为后续响应预报方法研究奠定基础。
　　（3）侵彻载荷作用下双层舱壁结构响应预报研究。对破片侵彻单层体单元靶板的过程进行数值模拟研究，并根据数值计算结果统计出破片侵彻靶板后的直径和靶板冲塞块厚度，从而建立破片墩粗率和靶板冲塞比随破片直径和靶板厚度变化的关系式；基于破片侵彻单层靶板剩余速度和吸能经验公式，结合数值仿真结果对公式进行参数修正，提出了破片侵彻双层舱壁结构后剩余速度和舱壁吸能预报公式。
　　（4）破片侵彻双层舱壁结构响应预报方法验证。分别从不同破片初速度和破片质量入手，以破片墩粗率、破片剩余速度以及舱壁结构吸能为研究目标，进行有限元仿真计算，对比预报公式计算结果与数值仿真的吻合度，借此验证本文提出的响应预报方法的可靠性。

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第 1 章 绪论

1.1选题背景及意义

1.2国内外研究现状综述

1.3 本文的研究内容和创新点

第2章 侵彻理论及数值仿真方法研究

2.1引言

2.2 侵彻基本理论

2.3 侵彻关键仿真技术

2.4 破片侵彻单层靶板数值仿真验证

2.5 本章小结

第3章 侵彻载荷参数敏感性分析

3.1 引言

3.2 破片侵彻双层舱壁结构数值模拟研究

3.3 破片形状参数敏感性分析

3.4 破片初始速度敏感性分析

3.5 破片质量参数敏感性分析

3.6 破片攻角敏感性分析

3.7 破片材料敏感性分析

3.8 本章小结

第4章 侵彻载荷作用下双层舱壁结构响应预报研究

4.1 引言

4.2 破片侵彻舱壁板过程分析

4.3 破片侵彻单层钢靶板的半经验公式

4.4 破片墩粗率及靶板冲塞比的计算

4.5 破片侵彻双层舱壁剩余速度预报公式

4.6 双层舱壁结构吸能预报公式

4.7 本章小结

第5章 破片侵彻双层舱壁结构响应预报方法验证

5.1 引言

5.2 破片墩粗率计算公式验证

5.3 破片剩余速度预报公式验证

5.4 舱壁结构吸能预报公式验证

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢