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水下接触爆炸作用下舰船舷侧结构及设备防护特性研究
| 论文题名： | 水下接触爆炸作用下舰船舷侧结构及设备防护特性研究 |
| 关键词： | 舰船结构;水下接触爆炸;防护特性;冲击响应;耗能材料;隔振装置 |
| 摘要： | 舰船防护性研究一直以来是各国提高舰船抗冲击抗爆能力的有效手段，尤其对于现如今作战领域已从陆地逐渐转向海洋，海上作战的强弱也表征着一个国家的战斗能力和经济实力。另外，随着新型武器在攻击力和攻击精度上的不断提高，对舰船结构的毁伤更加严峻。为提高舰船结构的防护性能，本文从舰船结构形式、材料类型和舰船与设备一体化三个方面入手研究舰船水下接触爆炸的防护特性，为舰船结构的防护研究提供参考。 依据前人对于接触爆炸研究的理论背景，首先介绍了板架、舰船和设备在接触爆炸环境下的毁伤和防护研究进展;其次，模拟了自由场中冲击波的压力分布规律，并与Zamyshlyayev经验公式对比;又依据ALE算法对简单板架和加筋平板进行了水下接触爆炸模拟，并结合实验对其冲击响应进行对比以验证ALE算法用于模拟接触爆炸下简单板架冲击响应的有效性。 在结构形式方面，本文采用ABAQUS软件模态分析办法验证了舰船舱段建模的准确性，采用ALE算法模拟了从药包爆炸到冲击波产生和气泡脉动的整个过程以验证ALE算法模拟接触爆炸舰船舱段冲击响应的可靠性。进而在结合现今大型舰船防护性结构设计基础上，建立了隔壁支撑和弧形板两种新型的结构形式，基于破口尺寸、塑性范围和能量吸收分析了两种结构形式的冲击响应，改进了常规的板架设计，提高了整个舰船舱段的防护效果。 在材料选择方面，本文以复合材料层合板为例展开研究。首先，以圆柱型和球型冲头分别冲击三明治层合板和常规层合板为例验证了LS-DYNA软件多材料库用于模拟复合材料层合板的有效性;进而将主防护纵壁用三明治层合板代替，将三明治层合板与普通钢板对比，改进了主防护纵壁的防护效果;最后考核了在不同铺层方式下碳纤维层合板的防护性能，发现[0，45，-45，X]s铺层方式最好。 在舰船和设备一体化方面，大型重要设备是舰船正常运行和生命力的体现，增强舰船设备的抗冲击能力是提高舰船防护性能的重要研究课题。本文针对不同药量下舰船和设备一体化的毁伤效果进行了研究，并对此作出了相应的防护措施，即从新型耗能材料和隔振器两方面入手以降低设备和舰船在水下接触爆炸作用下的冲击强度，发现新型耗能材料和隔振装置对设备和舰船具有很好的防护能力。 |
| 作者： | 张亭亭 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 郎济才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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