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原文传递大型运输船水下爆炸结构强度计算方法研究

论文题名：	大型运输船水下爆炸结构强度计算方法研究
关键词：	水下爆炸;大型运输船;爆炸冲击动弯矩;气泡射流;结构强度;计算方法
摘要：	在当前国际海军战舰的建设中,一些大型救援船、补给船等不以战斗为目的的万吨级大型运输船舶,对于海军舰船编队在海上的续航力、生命力起到保驾护航的关键作用,是未来海军装备建设中重要的一环。对于此类以运输为目的的大型船舶,由于其主要任务是补给,船体的结构特点与民用油船相似,一般为双层壳结构,可以说是结构强度“加强版”的大型油船。但作为海军舰队体系的组成部分,其任务特点虽不是直接参与战斗,但设计者还是应当考虑到该类船型应当具有一定的船体抗爆强度,以满足任务要求。　　鉴于此类以运输补给为目的的大型运输船结构及任务的特殊性,本文以水下爆炸冲击为载荷环境,分析总结了该类船型在水下非接触、近场非接触和接触爆炸冲击作用下所对应的结构总纵强度、局部强度和剩余强度的计算方法。本研究旨在提出一套适用于该类船型在水下抗爆结构设计中系统规范的强度计算方法。为此,本文开展了以下研究工作: 　　首先,总结三类水下爆炸载荷对舰船的毁伤特征,分别以爆距、结构毁伤响应为判别依据,提出了区分三类水下爆炸载荷量化的判别依据,建立三类水下爆炸工况设置方法,力求做到载荷计算模型及加载方式与真实物理冲击环境相符。　　其次,基于大型运输船的剖面特性,利用有限应变层板剖面理论,建立了水下爆炸冲击动弯矩的计算方法,提出了船体结构在水下爆炸作用下进入塑形阶段的剖面折减方法。以此为基础,根据大型运输船的任务及结构特点,以劳氏极限强度校核方法为基础,提出了计及水下爆炸冲击动弯矩及爆炸剖面折减的大型运输船总纵强度计算方法。　　第三,总结国内外学者对气泡射流研究的物理公式,通过合理假设推导得到射流冲击载荷的脉宽及其作用形式。利用结构力学能量法原理,推导了船体结构在水下近场爆炸冲击波与气泡射流载荷联合作用下的结构塑性响应计算方法。通过ABAQUS软件中二次加载的方法模拟了大型运输船近场爆炸结构局部损伤,应用国内评估舰船局部强度的规范,采用对数拟合法提出了该船型局部强度安全半径计算方法。　　第四,提出了水下接触爆炸板架破口半径与破损半径的概念,针对两种半径提出各自的快速工程估算方法,探讨了各方法的适用范围。基于LS-DYNA软件中的ALE算法,通过建立流场及药包的物态方程模拟了大型运输船典型舱段结构在水下接触爆炸作用下的响应。引入劳氏规范对破损舰船剩余强度的计算方法,对不同接触爆炸工况下大型运输船结构剩余强度进行了分析。　　本文以某大型运输船结构为研究对象,建立了其在三类水下爆炸载荷作用下总纵强度、局部强度以及剩余强度的计算方法,并辅以相应的算例分析,旨在为该类船型的结构强度设计提供有意义的参考。
作者：	岳永威
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