原文传递
水下近场爆炸载荷与结构毁伤特征研究
| 论文题名： | 水下近场爆炸载荷与结构毁伤特征研究 |
| 关键词： | 船舶结构;水下爆炸;气泡射流;毁伤特性;数值模拟 |
| 摘要： | 调研国内外大量研究成果，水下近场爆炸气泡射流载荷对结构的毁伤不容忽视，众多学者分别采用试验、数值和理论解析的方法研究水下爆炸问题。由于近场爆炸试验面临高破坏性、爆炸载荷的强非线性和高频性等诸多困难，目前关于近场爆炸的成果相对不够完善。如近场爆炸冲击波载荷大小、气泡射流载荷大小、对结构毁伤破口和塑性区的度量方法以及复杂边界条件多相物质运动特性等问题并没有的解决。因此，本文通过缩比双层底模型试验和数值计算相结合的方法，研究了水下近距离接触爆炸气泡射流载荷对多层板架结构的毁伤特性，本文主要研究内容包括以下三个方面: 首先，基于冲击波经验公式及近场爆炸试验分别验证了数值算法的有效性，建立固支背空加筋方板模型，模拟水下爆炸冲击波对板架结构的毁伤过程，总结了几种常见毁伤模式以及通过面积等效的方法计算破口半径，并通过大量数值计算总结爆距、药量、板厚和材料等工况参数与结构毁伤破口半径的变化规律，得到破口估算公式，通过该公式结合工程实际对实船水下近距离接触爆炸破口进行预报。 其次，通过数值和模型试验的手段，研究了近自由面水下接触爆炸双层底模型各层板毁伤特性、空舱内部压力特性以及多相物质运动特性。根据试验和数值模型的破坏结果和压力测试结果，分别从结构吸能角度和压力变化角度分析造成各层板破坏的主要原因。 最后，建立具有初始缺陷的弹塑性三舱段模型，通过附加质量的方法实现模型自由漂浮在水面，数值计算了近场爆炸整个过程多种载荷作用下舱段结构的动态响应和毁伤情况，分析了舱段模型与爆轰气体、水和空气等多相物质的运动，并研究了药量、爆距和自由面效应等参数对气泡半径、周期、射流速度和结构吸能情况的影响。 |
| 作者： | 许亚东 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 姚熊亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
