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水下近场爆炸作用下舰船结构的动响应及毁伤预报研究
| 论文题名： | 水下近场爆炸作用下舰船结构的动响应及毁伤预报研究 |
| 关键词： | 舰船结构;水下近场爆炸;动响应;毁伤预报;冲击波 |
| 摘要： | 水下爆炸是一个由于炸药引燃从而导致在极短的时间内释放超大量级能量的化学反应过程，与空中爆炸相比，其对舰船的毁伤效果更为严重，其特点是伴随高强度的冲击环境并对船体的总体与局部都会造成毁伤。因此，为设计一艘具有良好生存能力的舰船，需要合理的模拟攻击场景，而水下近场爆炸是海战中舰船遭受最多的打击形式，因此本文研究了水下近场爆炸作用下舰船的动响应及毁伤预报，这对提高舰船的抗打击能力和保障舰船的生存能力具有十分重要的现实意义。 为准确地模拟水下爆炸环境，本文首先采用LS-DYNA建立水-空气-炸药的水下爆炸仿真模型，并进行了网格收敛性验证，通过与经验公式的计算值对比，确定了适合水下近场爆炸模拟的最佳网格尺寸，保证了数值模拟的准确性。然后本文依据国军标，以某型舰船为目标船建立了船体三舱段模型，以最佳网格尺寸为基础，使用HYPERMESH软件对模型进行网格划分和网格质量修正，保证数值模拟的数值精度，为后续对水下近场爆炸的研究奠定模型基础。 针对水下近场爆炸此类流固耦合问题的研究，本文选用ALE算法，实现了流体域和固体域的同时求解，在LS-DYNA软件中以三舱段模型为研究对象，对不同引爆位置（船底、舷侧）、不同爆距（3m、6m）和不同炸药当量（400kg、600kg、800kg）下水下近场爆炸的结构动响应和毁伤预报进行研究。首先研究了水下爆炸过程中冲击波压力载荷的传播过程；然后，基于舰船舱段的受损情况，选择受冲击最严重的剖面为目标剖面，以该剖面上测点的动响应代表该舱室的动响应特性及毁伤情况，对舱段的结构动响应，包括位移响应、速度响应和各结构部件的吸能特性进行详细分析，获取水下近场爆炸冲击波载荷造成的舰船舱段的冲击环境和舰船的毁伤特性。 最后，本文基于舰船舱段的结构动响应特性，对目标剖面上测点的位移和速度的空间分布规律进行分析，并研究水下近场爆炸作用下舰船舱室的受冲击情况。同时，依托上述数值模拟得到的毁伤数据建立毁伤数据库，提出了一套基于毁伤数据库的预报方法，对目标剖面上各测点的位移和速度峰值以及舰船舱室的毁伤情况进行预测，且对预报方法的可行性进行了验证。 |
| 作者： | 邱瑾一 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 刘寅东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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