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原文传递新型舰船抗爆舱壁的抗爆性能研究

论文题名：	新型舰船抗爆舱壁的抗爆性能研究
关键词：	舰船舱壁;结构设计;抗爆性能;塑性应变
摘要：	海军舰船抗爆抗冲击性能在总体上影响了全舰（艇）综合性能，直接决定了舰船在战场上的战时生存能力，是一项评估舰船生命力的重要组成部分。普通舱壁是构成舱室板架结构的基础面板，其在大质量炸药爆炸作用下在固支边界撕裂破坏，于是提出了具备抗爆结构的新型舱壁以研究其抗爆性能。基于新型舰船抗爆舱壁的抗爆性能研究，本文从舱内爆炸冲击波特性与舱壁面板撕裂、在不同载荷作用下普通舱壁撕裂过程、具备抗爆结构的新型舱壁设计、新型舱壁抗爆性能验证、类型A1抗爆结构对新型舱壁抗爆性能的影响等五个方面进行了研究，揭示了抗爆结构对新型舱壁抗爆性能提升的机制，为舰艇的抗爆设计提供一些参考。　　基于舱内爆炸冲击波特性的研究，采取数值分析方法模拟了炸药在封闭空间内的爆炸，定性分析了舱内爆炸冲击波在舱壁面板上传播与反射，在两个平面相交汇处的角隅汇聚和在三个平面相交汇处的角隅汇聚等复杂现象。基于舱壁面板在固支边界撕裂破坏的研究，分析了固支舱壁面板在爆炸作用下的典型破坏，得到了普通舱壁在固支边界上撕裂机理与撕裂位置。　　基于普通舱壁在不同载荷下的具体撕裂过程研究，采取数值仿真方法分别模拟在爆炸冲击波和均布载荷作用下的四边固支普通舱壁撕裂破坏。在爆炸冲击波作用下，普通舱壁面板在运动全过程中首先在固支边界中部出现塑性应变和撕裂，而撕裂方向在边界上从边界中部向边界两端扩展；在均布载荷作用下，普通舱壁面板在运动全过程中首先在两个固支边界相交汇的角隅处出现塑性应变和撕裂，其撕裂方向从边界两端向边界中部集合。基于普通舱壁撕裂特点与当前抗爆舱壁的研究，提出了一种设计新型抗爆结构的方法。基于设计方法获得了三类新型抗爆结构，获得了不同类型具备抗爆结构的新型舱壁。　　基于抗爆结构对新型舱壁抗爆性能的验证研究，采取数值仿真方法研究了不同类型抗爆结构的新型舱壁抗爆性能，得到了类型A1抗爆结构对新型舱壁抗爆性能的提升是最优的。于是制作了具备类型A1抗爆结构的新型舱壁，基于舱内爆炸试验研究了类型A1抗爆结构对新型舱壁抗爆性能的提升，试验结果验证了类型A1抗爆结构对新型舱壁抗爆性能的改变。　　基于类型A1抗爆结构对新型舱壁抗爆性能的影响，首先分析了类型A1抗爆结构的特点与构成，得到了迎爆面斜挡板、背爆面斜挡板和正挡板等三个构件；然后研究了三个构件对新型舱壁的抗爆性能影响。迎爆面斜挡板阻挡了向固支边界入射的冲击波，消耗了冲击波对新型舱壁面板的部分能量；背爆面的斜挡板减小了新型舱壁在固支边界附近的横向位移，抑制绕固支边界的转动；而正挡板起到主要作用，一方面在固支边界附近增加了局部厚度，另一方面在沿固支边界方向上的正挡板起到了梁截面加强作用，有效降低了新型舱壁在固支边界的塑性应变。普通舱壁在全过程集中分布在固支边界的塑性应变，三个构件共同作用改变了新型舱壁的速度场分布，从而改变整个舱壁面板的塑性应变分布，提高了新型舱壁的抗爆塑性应变能。
作者：	宋思贤
专业：	兵器工程(舰船结构防护技术)
导师：	尹建平;杜志鹏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中北大学
学位年度：	2022