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空爆载荷作用下舱室结构毁伤计算方法研究
| 论文题名： | 空爆载荷作用下舱室结构毁伤计算方法研究 |
| 关键词： | 舱室内爆;声学近似法;冲击波反射;空爆载荷;结构毁伤;计算方法;舰船 |
| 摘要： | 相比于炸弹、鱼雷等传统的反舰武器，半穿甲反舰导弹具有射程远、威力大和命中率高等特点，并且能够侵彻穿入舱壁发生舱室内爆，对舰船和人员安全造成重大打击。 本文通过对舱室内爆数值计算总结了板架载荷特性及破损规律，据此规律并结合了几何声学与板架塑性变形理论，编制了一套计算舱壁吸收的冲击波的动能及破损变形的程序，程序当中考虑了冲击波反射问题。在前人的基础上，考虑燃烧的基础上，进一步完善了准静态峰值压力的公式。 首先，调研了国内外主流反舰导弹，参考美国“鱼叉”和“雄风-3”反舰导弹作为工况所使用的当量，利用大型非线性动力学软件LS-DYNA计算其在自由场中爆炸压力变化，计算结果与经验公式吻合良好，保证了数值方法的正确性。通过计算机舱和货舱以及板架的爆炸工况和不同装药密度W/V的货舱舱室内爆工况总结了内爆载荷特性及板架变形规律。 其次，通过总结冲击波反射理论，解释了舱室内爆载荷较自由场中爆炸载荷大很多的原因。利用几何声学原理，编制了用于计算舱室内爆舱室破损的声学近似法，通过以往相关研究对声学近似法的可行性进行了论证，证明了声学近似法具有一定的科学性。在声学近似法中，对舱室内爆波线的配置，波线的传播、反射、结果的记录等都提出了具体的方法。通过声学近似法能计算得到板架或板架任意区域在任意时刻吸收的能量，将得到的能量联合能量法公式可以求得结构破损变形。 第三，计算了波线份数对声学近似法的影响，选取了波线份数n=100作为后续计算的参数输入值。总结了基于能量法的爆炸载荷作用下，板架变形、破口及破损范围的计算公时式，将声学近似法与这些理论方法相结合得到了一套求解板架变形、破口及破损范围的方法。利用这套方法结合相关试验，计算了板架变形以及舱室破损范围，结果与试验值吻合较好，同时也计算了某舱室在内爆载荷作用下的板架破口。 第四，提出了爆炸比热Q的确定是准静态峰值压力计算准确与否的前提，基于能量守恒公式，并考虑了二次燃烧对比热Q的影响，得到一个准静态峰值压力计算公式。将提出的准静态峰值压力计算公式与其他准静态峰值压力公式进行对比，验证了所提出公式的可信度。 |
| 作者： | 周姝 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张阿漫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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