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水下爆炸作用下圆柱壳鞭状运动响应研究
| 论文题名： | 水下爆炸作用下圆柱壳鞭状运动响应研究 |
| 关键词： | 水下爆炸;流固耦合;圆柱壳;鞭状运动;潜水艇 |
| 摘要： | 作为潜艇的典型结构形式,单双层圆柱壳结构的抗冲击性能一直是各国研究人员都比较关心的基础性问题。自潜艇出现以来,研究人员对其各方面性能和强度进行了大量的研究,取得了很多重要的结论和成果,而国内的潜艇抗冲击研究起步较晚,与国际水平仍有较大差距,因此有必要从各个方面深入研究圆柱壳结构抗冲击性能。 鞭状运动是细长体结构在非均匀载荷下的特有响应现象,对于潜艇结构而言,直接关系到其总强度。因此本文主要从鞭状运动的角度对水下爆炸载荷作用下的圆柱壳结构动态响应进行分析,分别从方法和机理上研究潜艇结构鞭状运动特性。 首先,本论文在绪论部分回顾了潜艇抗冲击和鞭状运动方面的研究进展和现状,并对以往各种研究方法的优缺点进行了综述,从而为本文后续选择合适的方法提供了指导。 正确的载荷输入是动力学计算结果正确的前提。针对应用广泛的Geers-Hunter模型,结合已有研究成果给出了考虑气泡迁移运动的脉动压力计算方法。然后,为确定气泡球形假设是否合理,采用奇点等效法其进行了定性分析,结果表明气泡非球形运动对周围流场有一定的影响,但相对于气泡脉动的影响为小量,且随距离衰减很快。因此,采用球形假设而忽略气泡变形的影响可以满足工程计算的精度要求。 针对水下冲击的流固耦合问题,采用了DAA法与FEM非共节点耦合算法。该算法将计算数据在较粗BEM网格和较细的FEM网格间进行映射传递,在保证精度的前提下减小了DAA法的计算规模。然后通过结合DAA和声固耦合法,解决了双层圆柱壳的内流场问题,计算结果与解析解以及软件结果吻合良好。然后采用上述计算模型分别计算了单双圆柱壳结构在水下爆炸载荷下的鞭状运动,分析了不同工况参数对鞭状运动特性的影响规律。 最后,针对圆柱壳结构鞭状运动的工程应用,本文结合船体梁模型和Morison相对速度模型给出了潜艇鞭状运动的工程计算方法,然后在前一部分结论的基础上进行进一步的分析,通过大量的工况计算和分析,得出了更为详细的圆柱壳鞭状运动响应特性,并分析了不同工况下结构响应的频率成分随工况参数的变化规律,旨在为潜艇抗冲击研究和工程计算提供参考。 |
| 作者： | 刘云龙 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张阿漫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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