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原文传递舰船舱室内爆载荷的特性研究

论文题名：	舰船舱室内爆载荷的特性研究
关键词：	爆炸冲击波;防护结构设计;舰船舱室;内部载荷特性;传播特性
摘要：	较优的防护结构设计是提高舰船生命力的重要途径之一。但对于防护结构设计，最核心的是要确定舰船舱室内爆下的载荷特性。只有较好地掌握了舱室内爆下的载荷特性，才能对舱室结构的防护性能进行合理评估，设计提出较优的防护结构。论文以舰船典型舱室为研究对象，运用实验和数值计算方法对其舱室内部载荷特性研究，主要的研究内容与结论如下: 　　(1)阐述了爆炸冲击波的形成和传播特性，并对空爆下的爆炸冲击波进行了数值仿真。对高阶FCT算法和多物质算法对冲击波进行了比较计算研究，计算结果表明高阶FCT算法的精度高于多物质算法;同时对网格密度和起爆条件进行了探讨，结果表明当网格越细时，结果会更加的准确，但是同时会带来运算时间的加倍。对于起爆条件来说，在不需要模拟爆轰阶段的前提下，采用Gamma律状态方程的计算结果比JWL状态方程的计算结果要更准确。　　(2)对某典型舱室爆炸进行了内壁上的载荷特性实验和仿真对比研究，验证了仿真方法的可靠性的同时运用仿真方法对舱内爆炸载荷的作用过程进行了分析，根据爆点位置和冲击波的反射规律可知在防御纵舱壁和舷侧之间的冲击波传播速度要大于在两横舱壁之间的冲击波速度，且更容易在纵舱壁与舷侧之间以及上下甲板之间形成高压区域，基于这种传播路径和特性，在舷侧开适当的泻爆孔将有效的降低舱内的冲击波汇聚压力。　　(3)对双层舱室结构模型内爆角隅处的载荷特性进行了实验研究，发现改变角隅处的连接结构型式只对小药量内爆工况下的舱内爆炸冲击波流场有一定的影响。相对平缓过渡连接的结构型式（平板型和内凹型）一定程度上减缓了冲击波在角隅的汇聚。但当初始冲击波强度较大时，结构型式的改变对冲击波在角隅汇聚的影响不大。　　(4)以典型舱室缩尺模型和通过相似理论并结合大量实验推导的准静态公式为基础，建立相应的仿真模型，以空气与结构的全耦合算法的结果为基准。两种仿真模型的应力波分布、位移等结果的一致性表明了舱内内爆载荷准静态特性的分析方法的可靠性。　　(5)对舱室内爆下的载荷分布进行了实验和仿真的比对，结合某些典型测点实验值和仿真值的较好吻合，验证了仿真方法的可靠性。然后采用仿真方法对舱室内泻爆孔不同大小、泻爆孔和装药相对位置以及同面积不同布置形式的泻爆孔的泻能效率进行比对分析，得到了各个影响因素下泻能效率最佳的泻爆孔布置的大小、位置和形式。
作者：	陈威
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	李晓彬;吴卫国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文