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舷侧液舱对爆炸破片的防御作用研究
| 论文题名： | 舷侧液舱对爆炸破片的防御作用研究 |
| 关键词： | 水面舰船;舷侧液舱;爆炸破片;弹体侵彻;防御作用 |
| 摘要： | 大型水面舰船，特别是航空母舰，虽然有其突出的作战能力，但也存在致命的弱点。舷侧是反舰导弹和鱼雷攻击的要害部位，大型水面舰船应对舷侧重要舱室进行有效的防护。液舱是水面舰船舷侧防护结构的重要构成，具有衰减破片速度的功能，其作用显得尤为重要。反舰武器战斗部爆炸形成的爆炸破片数量庞大并且穿透力强，因此，破片防御是现代舰船防护研究者极为关心的问题。本文主要运用理论、实验与数值仿真相结合的方法开展了液舱对爆炸破片的防御作用研究。主要研究工作及结论如下： 研究了应力三轴度和应变率对舱壁材料断裂特性的影响。开展了两种钢材的缺口拉伸试验和霍普金森拉杆试验（SHTB），并采用有限元迭代法修正了拉伸试验结果，分析了应力三轴度随时间和空间分布的变化规律，考虑应变的累积及应力三轴度在截面上的空间分布效应，修正了应力三轴度的计算方法。基于修正结果和SHTB试验结果拟合了材料J-C断裂模型参数。 考虑水体扰动和绝热剪切作用的影响，提出了一种弹体侵彻背水靶板的三阶段理论分析模型，基于能量守恒，推导了弹体侵彻背水靶板的剩余速度，并将计算结果与仿真进行了比较和分析。采用动力分析软件AUTODYN进行数值仿真分析，研究了水体扰动对弹体侵彻剩余速度的影响。分别采用考虑温度项和不考虑温度项的J-C本构模型进行仿真对比分析，研究了温度软化效应对计算结果的影响。 采用理论与仿真相结合的方法开展了高速破片入水速度衰减机理研究。引入―头型系数（CRH）表征破片头型，研究了―头型系数与破片速度衰减之间的关系。将长径比不同的平头破片分为―饼形和―柱形破片两种，针对这两种破片的不同的速度衰减模式和影响参数展开研究，并确定了两种模式的临界值。研究了入射角度与破片运行轨迹和速度衰减的关系，分析了―偏转效应对破片速度衰减的影响。考虑阻力的折减，改进了高速破片入水的速度衰减基本公式。 基于能量守恒定律，对弹体侵彻各阶段的耗能进行了求解，推导得到了高速破片侵彻液舱的剩余速度。采用数值仿真方法模拟高速弹体侵彻液舱过程，分析了弹体侵彻液舱过程中弹体速度、水中压力和舱壁形状的变化特征，研究了水层厚度和液面高度对高速破片打击下舱壁的变形破坏模式和液舱整体能量转化的影响。根据研究结果，为液舱设计提出了建议。 |
| 作者： | 李思宇 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 李晓彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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