原文传递
近场水下爆炸对复合材料扫雷艇的损伤研究
| 论文题名： | 近场水下爆炸对复合材料扫雷艇的损伤研究 |
| 关键词： | 扫雷艇;水下爆炸;复合材料;夹层结构;抗冲击结构 |
| 摘要： | 扫雷艇在工作时对未知海域的探索或在危险的布雷水域排雷中起到了无比重要的作用，可能受到主动排雷或水雷被动爆炸的冲击。现代新建的扫雷艇大多采用新式复合材料建造，船体结构也与传统钢材制造的舰船有所不同，由于经常受到中近场水下爆炸的冲击，急需开展复合材料扫雷艇的冲击损伤研究。水下爆炸产生高压的冲击波作用于船体后，不仅使船体结构产生较大变形，同时还对内部人员和设备产生较大冲击，研究复合材料夹层板及船体受爆炸冲击损伤，可以为设计抗冲击结构提供相关数据支持。本文通过数值仿真计算研究了水下爆炸冲击波对复合材料夹层板的冲击，分析了不同位置的起爆情况下船体的动态响应，研究了复合材料舱段受水下爆炸冲击时的响应，最后在传统结构基础上，改进设计了几种抗冲击结构。 （1）对于水下爆炸，首先分析了冲击波在水中传播过程，然后研究了不同炸药量起爆条件下固支钢板的受冲击变形规律。结果表明，应力传到固支边缘发生反射，再次传播到中心产生应力加强，使板产生大变形。 （2）复合材料板是由多层组成，每层都可设计成不同的角度。不同角度的铺层设计会对整体板受冲击变形产生影响。分析了夹层板受冲击下迎爆面和背爆面的中点位移变化、整体吸能情况等。 （3）使用ABAQUS程序中水下爆炸模块分析了不同爆炸角度对钢船的冲击作用。分析了冲击力在船体中的传播方式，对比船体截面的变形量。结果表明，侧舷爆炸时船体外板的变形量大于水下垂直爆炸时的变形量。 （4）建立了以复合材料夹层板为船体外板的舱段，分析了受冲击波作用下船底板与各甲板的应力分布、船底板与各甲板的加速度、舱段受损情况。结果表明，最大应力发生在第二甲板与船体外板的连接处，同时由于复合材料夹层板的吸能作用，三个甲板受到的加速相比船底板显著减小。舱段未发生破坏，但在爆炸载荷作用下，整体舱段受到的拉伸应力大于压缩应力。 （5）基于水下爆炸冲击波对于复合材料夹层板及整船和局部舱段的研究成果，本文对抗冲击结构进行了改进设计。在传统的结构基础上，通过更换表层复合材料和在夹层板内部外部设计加强筋的方式，提出了不同的改进夹层结构，探讨了改进结构的抗冲击性能，结论表明碳纤维夹层板具有较好的抗冲击性能。 |
| 作者： | 岳博闻 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 董科 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
检索历史
应用推荐
