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原文传递破片侵彻作用下新型舱壁结构型式及动态响应研究

论文题名：	破片侵彻作用下新型舱壁结构型式及动态响应研究
关键词：	舰艇工程;舱壁结构;动态响应;破片侵彻作用
摘要：	水面舰艇是海上攻防体系的主要平台，舰船舱室则是舰艇战斗力及生命力的有效保障。作为舰船所面临的最大威胁，反舰武器对水面舰艇的攻击方式主要有两种：外部爆炸和内部爆炸。外部爆炸可造成舰体结构的变形、破损；内部爆炸则是钻入目标内部后爆炸，其爆炸后产生的冲击波与高速破片可以对结构内部人员及设备造成严重毁伤。作为防御高速破片的主要屏障，提高舰船舱壁结构的抗侵彻性能对提高大型水面舰艇的生命力有着十分重要的意义。　　基于对高速破片侵彻载荷工况的研究，本文运用瞬态动力学有限元分析软件，对传统加筋舱壁结构、U型夹芯舱壁结构以及新型蜂窝夹芯舱壁结构进行了高速破片侵彻作用下的数值仿真计算；在新型蜂窝夹芯结构的基础上，保持靶板质量相同，改变蜂窝胞单元层数，设计9种计算工况；保持靶板质量相同、蜂窝胞单元层数一定，改变上下面板与蜂窝胞壁的厚度比，设计12种计算工况；保持靶板上下面板厚度相同，改变蜂窝胞单元层数以及蜂窝胞壁的厚度，设计11种计算工况。对上述工况进行数值仿真计算，研究不同工况下舱壁结构的动态响应和吸能特性。　　本文开展工作如下：　　（1）抗侵彻问题的研究方法及现状。具体研究了提高舰船舱壁结构抗侵彻性能的重要性、抗侵彻问题的研究方法、抗侵彻问题的研究现状、抗侵彻防护装甲材料的研究现状，以及抗侵彻防护装甲结构的研究现状；分析了本文所设计的新型蜂窝夹芯舱壁结构的设计思路、蜂窝夹芯结构的性能、用途以及研究现状。　　（2）侵彻数值仿真的关键技术。归纳总结了侵彻数值仿真的关键技术，具体包括：有限元方法的发展、有限元方法在侵彻问题中的应用、非线性有限元控制方程、显示积分求解法、影响数值仿真结果的因素讨论，以及瞬态动力学有限元分析软件MSC/DYTRAN的简单介绍等。　　（3）不同结构型式舱壁的抗侵彻性能研究。对传统加筋结构靶板、U型夹芯结构靶板以及新型蜂窝夹芯结构靶板进行了高速破片侵彻作用下的数值仿真计算，并通过对计算结果进行对比分析，得出：新型蜂窝夹芯结构抗侵彻性能较优的结论。　　（4）新型蜂窝夹芯舱壁结构不同蜂窝胞单元层数对靶板抗侵彻性能影响的有限元研究。在保证靶板材料、尺寸、质量等因素不变的前提下，对蜂窝胞单元取一层、两层、三层及四层时，高速破片侵彻作用下的新型蜂窝夹芯舱壁结构进行数值仿真计算，并通过对计算结果进行对比分析，得出：当蜂窝胞单元层数为两层时，新型蜂窝夹芯舱壁结构的抗侵彻性能较优这一结论。　　（5）新型蜂窝夹芯舱壁结构上下面板与蜂窝胞壁厚度比不同对靶板抗侵彻性能影响的有限元研究。在保证靶板材料、尺寸和质量等因素不变的前提下，改变具有两层蜂窝胞单元的新型蜂窝夹芯舱壁结构上面板、蜂窝胞壁、下面板的厚度比，并对厚度比分别取3:1:3、2:1:2、1:1:1、1:2:1以及1:3:1的新型蜂窝夹芯舱壁结构进行高速破片侵彻作用下的数值仿真计算，并通过对计算结果进行对比分析，得出：当上面板、蜂窝胞壁、下面板厚度比取2:1:2时，新型蜂窝夹芯舱壁结构的抗侵彻性能较优这一结论。　　（6）新型蜂窝夹芯舱壁结构单位质量吸能的有限元研究。在保证靶板材料、尺寸、上下面板厚度相同的情况下，改变蜂窝胞单元层数以及蜂窝胞壁的厚度，设计11种计算工况，并对其进行高速破片侵彻作用下的数值仿真研究，通过对计算结果进行对比分析，得出：当蜂窝胞单元层数取两层，靶板上下面板厚度为4 mm，蜂窝胞壁厚度为2mm时，新型蜂窝夹芯舱壁结构的单位质量吸能较大。
作者：	佟玥
专业：	船舶与海洋工程
导师：	尹群;王珂
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文