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箱型梁舱段舱内爆炸及剩余极限强度研究
| 论文题名： | 箱型梁舱段舱内爆炸及剩余极限强度研究 |
| 关键词： | 船舱结构;舱内爆炸;抗爆能力;结构强度 |
| 摘要： | 基于提高船体剩余生命力的要求,一些研究机构在设计舰船时除了采用新的结构材料以外,还对舰船的结构防护型式进行了深入的研究,其中较为显著的是德国F124型护卫舰所采用的纵向箱型梁结构。本文基于这一设计理念,在强力甲板上设置纵向箱型梁结构,并与常规结构型式进行比较,研究分析强力甲板设置纵向箱型梁在抵抗舱室内部爆炸及提高船体剩余极限强度方面的贡献。 本研究主要内容包括：⑴阐述了爆炸冲击波产生及传播的基本理论。结合上述理论,介绍了MSC.Dytran软件在爆炸问题数值仿真中的应用以及其独特的流固耦合处理方法。⑵归纳了剩余极限强度的研究方法,重点讨论了非线性有限元法在剩余极限强度计算中的应用,并利用三种不同的非线性有限元方法分别计算了箱型梁舱段内部爆炸的剩余极限强度,通过对比分析寻求一种高效合理的求解途径。⑶对箱型梁舱段模型分别进行了内部爆炸、外部爆炸以及外部近距离爆炸结构局部响应的数值仿真,对比分析了上述三种爆炸方式的破坏特点,得出了内部爆炸对结构破坏最为严重的结论。⑷选取常规结构型式和强力甲板上设置箱型梁结构的两个舱段计算模型,利用MSC.Dytran分别对两模型进行多工况舱内爆炸数值仿真计算,从爆炸冲击波的传播、甲板和舷侧板架的塑性变形角度分析了纵向箱型梁结构的抗爆机理。⑸以准静态加载方式计算了两结构型式在多工况舱内爆炸载荷下的剩余极限强度,分析结构的崩溃模式,阐述纵向箱型梁结构的防护机理。 本研究表明：①纵向箱型梁结构能够对甲板板架和舷侧板架提供有力的支持并且有效的阻止塑性变形区域的扩散。②纵向箱型梁结构能够有效延缓强力甲板结构的崩溃并显著提高船体的剩余极限强度。本文的研究旨在解读舱段结构在内部爆炸作用下,纵向箱型梁结构提高船体剩余极限强度的机理,研究结论对于该种结构型式的设计及应用具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 李聪 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张世联 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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