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空中爆炸载荷下箱型梁防护结构研究
| 论文题名： | 空中爆炸载荷下箱型梁防护结构研究 |
| 关键词： | 箱型梁;防护结构;空中爆炸;数值计算;极限强度;爆炸载荷;结构设计 |
| 摘要： | 在现代海战中舰船容易遭到各种反舰武器的攻击。当爆炸发生在强力甲板上方时，冲击波对结构的破坏可能极大地削弱船体抵抗总纵弯矩的能力，严重威胁舰船的“之后”生命力。箱型梁作为一种新型防护结构，旨在提升船体在破损后的生命力，并已在实船上得到应用。 本文使用数值计算的方法研究箱型梁结构在空中非接触式爆炸载荷作用下，提升船体剩余极限强度的作用机理。选取非线性有限元软件ABAQUS中的ConWep算法模拟强力甲板受到的爆炸载荷，并利用准静态加载法评估破损舱段的剩余极限强度。通过修改数值仿真中的参数，分析了爆炸引起的结构残余应力和材料失效定义对剩余极限强度的影响。对比箱型梁结构与普通结构在各种装药工况下的中横剖面变形和剩余极限强度因子，探讨箱型梁结构的抗爆机理。最后通过研究不同板厚分配对抗爆性能的影响，为箱型梁结构优化设计提供参考。研究得到主要结论如下： 1.空爆载荷下结构大变形是影响剩余极限强度的主要因素；爆炸引起的残余应力对破损船体的剩余极限强度影响不大；当材料破断应变高于0.08时，材料失效定义对极限承载能力计算结果的影响可以忽略不计； 2.对于等重量的普通结构和箱型梁结构设计，完整状态下的极限强度基本一致，但是箱型梁结构对于提升破损船体的剩余极限强度有显著的作用； 3.箱型梁结构通过减小强力甲板板架的变形提高剩余极限强度：中部箱型梁可视为强力甲板的弹性支座，减小其跨中垂向位移；舷侧箱型梁缩短了强力甲板的横向跨距，提升了舷侧板架的整体刚度，显著减小舷侧以及下层甲板的变形； 4.从强力甲板横截面分出更多的截面积用于加强箱型梁结构有利于提高整体抗爆性能；适当减弱舷侧箱型梁的板厚用于加强中部箱型梁结构，可以限制强力甲板在舷侧爆炸工况的变形范围，提升结构抗爆性能。 |
| 作者： | 乔迟 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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