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船体水下爆炸冲击动弯矩理论与试验研究
| 论文题名： | 船体水下爆炸冲击动弯矩理论与试验研究 |
| 关键词： | 水下爆炸;实船试验;动态响应;冲击动弯矩 |
| 摘要： | 水下爆炸、波浪砰击等冲击载荷会引起船体梁的总振动和冲击动弯矩，与静水弯矩、波浪弯矩叠加，可能危及船体总纵强度。目前，水下爆炸载荷时的船体总响应研究已有不少，大多着眼于船体总振动——鞭状运动，给出了船体冲击总振动的运动特性，但关于冲击动弯矩的讨论还不多，相关计算方法还不成熟。由于舰船设计过程中水下爆炸冲击动弯矩日益受到重视，因此本文关于冲击动弯矩的研究具有重要的工程意义和学术意义。已有的研究冲击动弯矩的文献主要基于理论方法、数值方法和小模型试验，实船实验数据极为稀少，因此文献中的方法很少经过实船验证。本文对船体水下爆炸冲击动弯矩进行理论及数值研究，依据实船试验数据进行了验证，采用经过验证的计算方法，分析了载荷工况、船体尺度参数、结构固有性质参数对冲击动弯矩的影响，具体内容如下： 首先，简要介绍实船水下爆炸冲击测试试验，分析了冲击测试的测点总体布置方案。介绍试验数据的预处理方法，并对大量试验数据进行数据筛选、消除趋势项、平滑处理以及数字滤波处理等预处理，对试验应变数据进行频谱分析，并分析应变峰值分别沿横向纵向垂向的分布特性，初步分析试验动弯矩随传统冲击因子和爆距的变化规律特性。 第二，提出一种基于船体梁模型和模态叠加的冲击动弯矩工程计算方法。考虑附连水质量、浮力弹簧效应、阻尼，给出了冲击动弯矩的概念和求解方法，讨论泰勒平板流固耦合理论求解船体水下爆炸载荷的局限性，并依据实船试验提出了船体载荷的工程分析方法，将弯矩计算值与试验值作对比分析验证该方法的可行性。 第三，分析了若干参数对冲击动弯矩的影响。考虑到将冲击动弯矩与静置法得到的波浪弯矩相叠加，创新性的提出了水面波浪对冲击动弯矩的影响问题，更合理的考虑了水下爆炸时船体梁总强度的计算方法。此外，对冲击动弯矩的模态成分进行研究，分析各阶弯矩以及总动弯矩分别随着爆距与攻角的变化规律，最后分析冲击波和气泡脉动载荷分别对动弯矩的贡献，分析总振动阻尼对冲击动弯矩的影响。 最后，针对若干型船进行动弯矩工程化预报，分析冲击动弯矩随舰船标准排水量和传统冲击因子的变化规律，基于新型冲击因子进行动弯矩分析，并与传统冲击因子作对比分析，初步提出水下爆炸冲击动弯矩的经验计算公式，并给出公式的适用范围，便于工程设计使用。 |
| 作者： | 郭建军 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 郭君 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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