舱室内爆下冲击波-破片耦合作用损伤评估方法研究

摘要

半穿甲反舰导弹是大型舰船的主要威胁武器。半穿甲反舰导弹战斗部舱内爆炸时，爆炸冲击波和高速破片群是重要毁伤载荷，舱内爆炸冲击波-破片耦合损伤作用有着特殊的作用机理。本文运用经验计算、数值仿真和实验相结合的方法对舱内爆炸冲击波-破片耦合损伤作用损伤评估方法进行了研究。本文研究工作及结论如下： 依据空中爆炸冲击波和破片载荷的特性，结合冲击波波阵面速度与距离的关系式和破片在空气中的运动方程，给出了以反舰导弹战斗部为例的冲击波和破片的临界爆距计算方法，揭示了冲击波-破片耦合作用下的损伤机理，得到了四种典型战斗部的临界爆距的理论计算值。 通过设计的舱室模型，对四种箱盖结构，开展了探究舱内爆炸冲击波破坏模式的原理实验，分析了箱盖结构空爆损伤和内爆损伤的差异，明确了连接方式对抗内爆性能的影响，并为后续数值仿真和实验的开展提供了借鉴。 开展了基于舱室模型的内爆冲击波-破片耦合损伤作用的实验，利用无孔板、偏置孔板和均匀空板三种目标板，实验模拟破片先到的情况下冲击波-破片耦合损伤作用，采用了两种爆距对三种目标板进行了系列实验。实验结果表明，冲击波-破片耦合损伤作用比冲击波单独时损伤效能更高；预制孔板破坏模式有接近花瓣撕裂和临界拉伸撕裂两种；舱内爆炸冲击波在舱室模型内部会产生反射和汇聚，平壁面、两壁面和三壁面处的反射峰值超压首次波峰不同，首次波峰和爆距没有直接关系，远爆距时汇聚冲击波峰值超压仍然较高。等爆距情况下，目标板强度弱化对变形挠度的增益，大于预制孔泄爆的影响；不等爆距的情况下，目标板存在远端损伤放大效应。通过数值仿真方法对该实验进行了验证，仿真结果和实验结果呈现了良好的一致性。

目录

声明

主要符号表

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 反舰导弹穿舱内爆载荷特性研究

2.1 引言

2.2 舰船典型舷侧结构特征

2.3 反舰导弹战斗部爆炸载荷分析

2.4 冲击波-破片耦合作用时序和临界爆距

2.5 本章小结

3 舱室模型内爆冲击波破坏模式实验研究

3.1 引言

3.2 舱室模型简介

3.3 箱盖结构简介

3.4 舱室模型内爆实验

3.5 内爆冲击波实验结果及破坏模式分析

3.6 本章小结

4 舱室模型内爆冲击波-破片耦合作用实验研究

4.1 引言

4.2 目标靶板设计方法论证

4.3 舱内爆炸冲击波-破片耦合作用实验结果及分析

4.4 舱内爆炸冲击波-破片耦合作用仿真分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 研究内容与结论

5.2 主要创新点

5.3 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢