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Kevlar增强蜂窝液舱防御破片打击机理研究
| 论文题名： | Kevlar增强蜂窝液舱防御破片打击机理研究 |
| 关键词： | 舰船防护液舱;Kevlar增强蜂窝结构;抗侵彻机理;损伤模式;水锤效应 |
| 摘要： | 舰船防护液舱是舰船防御破片打击的关键结构，特别在弹药舱和燃油舱等易燃易爆炸舱室需要更强的防御力。液舱阻止高速破片深入打击效果显著，具有降温、吸热和灭火功能。然而高速破片侵彻液舱时会产生水锤效应，导致液体产生空穴而膨胀，对舱壁结构造成严重的毁伤，使得防护液舱失去防御力。因此设计出更强的防御结构以及研究其防御破片打击机理有着极其重要的意义。 本文设计了一种带空气隔间的Kevlar增强蜂窝液舱，通过穿甲试验和数值仿真方法研究了Kevlar增强蜂窝液舱防御破片打击机理。本文研究内容是国家自然科学基金面上项目“带卸压功能的Kevlar纤维管增强蜂窝状防护液舱抗侵彻机理研究”的重要研究内容之一。本论文的主要研究内容如下： （1）研究了Kevlar增强蜂窝结构防御破片打击机理。进行了高速破片侵彻Kevlar增强蜂窝夹芯板试验，建立了增强蜂窝结构抵御高速破片的有限元模型。分析了高速冲击下Kevlar增强蜂窝结构的损伤模式，与普通蜂窝夹芯结构对比，发现Kevlar纤维管能够降低芯层的损伤程度以及提高结构防御破片的能力。并研究了夹芯结构的芯层高度、面板厚度和破片速度与入射角对结构防御破片侵彻的影响。 （2）研究了Kevlar增强蜂窝液舱结构防御破片打击机理。进行了高速破片侵彻Kevlar增强蜂窝液舱试验，建立了液舱抵御高速破片的有限元模型。对比研究了普通液舱、蜂窝液舱和Kevlar增强蜂窝液舱防御高速破片侵彻过程的差异，发现高速破片对普通液舱和蜂窝液舱具有较大的破坏性，Kevlar纤维管增强蜂窝液舱表现出优秀的防御性能。 （3）研究了空气隔间设置对Kevlar增强蜂窝液舱结构防御破片打击的影响。分析了高速破片打击液舱产生水锤效应的理论原理。基于水锤效应的原理，提出了空气隔间削弱水锤效应的方法，并建立的带空气隔间Kevlar增强蜂窝液舱的有限元模型。研究了蜂窝芯层、Kevlar纤维管和空气隔间三者对水锤效应的影响，发现空气隔间能有效的吸收受到高速冲击而扩张的液体，Kevlar纤维管增强蜂窝后芯层能够减小液体中空腔的大小。最终得到了防御性能优秀的带泄压功能Kevlar纤维管增强蜂窝状防护液舱。 |
| 作者： | 文豪 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 徐双喜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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