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船体板架水下爆炸塑性大变形及应变场研究
| 论文题名： | 船体板架水下爆炸塑性大变形及应变场研究 |
| 关键词： | 船体板架;水下爆炸试验;塑性大变形;应变场;力学模型 |
| 摘要： | 当我国舰船为保护国家利益进行海战的时候，有可能会遭受到不同类型武器的攻击，其中一种主要载荷形式为水下爆炸载荷。一定情况下，水下爆炸载荷可能会导致舰船失去作战能力乃至沉没，这将严重危及船上人员的生命安全以及设备的使用。所以能否准确计算舰船结构在水下爆炸载荷作用下的响应就显得格外重要。板架结构由于其优良的力学性能而被广泛的应用于船舶、大型飞行器、车辆等运载工具上，尤其是在船舶上应用的极其广泛，无论是船体底部、舷侧还是上层建筑都有大量的板架结构应用，因此其在爆炸载荷作用下的塑性响应研究有着不可或缺工程意义。 鉴于船体板架结构性能对船舶安全的重要性，本文对板架结构在水下爆炸载荷作用下的塑性动力响应展开研究。首先利用理论方法对板架结构在水下爆炸载荷作用下的动塑性响应做出了理论推导，计及了冲击波与气泡载荷联合作用，推导过程中所采用的的板、梁模型均为刚塑性模型。随后用水下爆炸试验对该理论方法进行了验证，证明了该方法具有一定的实用价值。 随后采用非线性有限元软件ABAQUS对整体舰船模型进行水下爆炸有限元仿真，首先用试验对ABAQUS计算水下爆炸的有效性进行验证，证明ABAQUS计算水下爆炸的可靠性之后，对不同水下爆炸冲击因子设置了系列工况，针对舰船艏、舯、艉的典型板架结构动塑性响应做出了分析研究，得到板架结构的塑性大变形、应变等数据，分析得到不同载荷形式下船体板架的响应特点及薄弱环节。 最后，从塑性动力学理论出发，结合移行塑性铰运动规律，提出了一种计算刚塑性梁残余应变场的力学模型。分别给出了纯弯矩引起的塑性应变场以及膜力作用产生塑性应变场的计算方法。随后模拟给出了不同长宽比矩形板在不同板厚时的应变场分布。得到应变场分布随矩形板的形状及厚度的变化规律。 本文主要工作是为了给出一种可以估算船体板架结构在水下爆炸载荷（包括冲击波载荷及气泡载荷联合作用）作用下塑性动力响应的方法，其中计算理想边界条件下船体板架结构的塑性变形是利用推导的理论方法，计算整体舰船板架响应采用的是有限元仿真方法；同时初步探讨了残余应变场的计算方法与分布规律，为分析板架塑性变形后的剩余强度问题提供一些参考。 |
| 作者： | 祝祥刚 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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