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原文传递接触爆炸载荷对舰船结构局部毁伤效果研究

论文题名：	接触爆炸载荷对舰船结构局部毁伤效果研究
关键词：	接触爆炸载荷;上层建筑;二次毁伤;防护设计;舰船结构
摘要：	舰船结构与接触爆炸载荷的作用是一个复杂的物理过程,涉及到固液气三相物态变化,随着当代制导技术的日益成熟,舰船上层建筑、底部和水下外舷结构受到反舰导弹、鱼雷等接触爆炸攻击的概率越来越大,结构的局部毁伤特性也因此成为当前业内重点关注的科研问题。因此本文在对复杂过程进行简化处理的基础上利用数值方法和理论推导及经验公式对大型水面舰艇结构在接触爆炸载荷作用下的局部毁伤效果进行了研究,对于提高整体结构的防护性能有着十分重要的意义。　　首先,对国内外的常用攻击武器进行了系统的总结和分析,选取了典型攻击武器,针对深化方案阶段的船体上层建筑基本结构图进行了实体建模,进而通过设置不同工况利用大型非线性有限元软件LS-DYNA对大型水面舰艇上层建筑空中抗爆强度进行了数值模拟计算,从上层建筑的变形特征、破坏模式及破口大小和影响区域等方面出发,分析了典型反舰武器对大型水面舰艇上层建筑的毁伤效应。　　其次,在前人理论研究的基础上,通过对模型的适当简化的同时参考水下爆炸实验的具体现象,利用能量法分析了水下多层板架在接触爆炸载荷作用下的破损情况。考虑了花瓣开裂效应,修正能量计算方法,得到了各层结构的破口大小,讨论了结构所吸收的总能量,最后通过与相关实验数据的对比验证了本文计算的有效性。　　再次,基于流固耦合方法在利用自由场及破口经验公式对其有效性进行充分验证的基础上对典型双层结构在水下爆炸载荷作用下的毁伤模式及防护特性进行了研究,分析了各层结构的局部毁伤特点及毁伤模式,提取了典型位置处应力应变响应,并从能量的角度出发,在相关理论的基础上分析了各层结构的吸能特性和比例,为水面舰船的防护设计提供一定的参考。　　然后,利用经验公式推导得到作用到结构上的气泡射流的速度和长度,通过数值计算方法对气泡射流与平板的相互作用进行了研究,进而通过与实验数据的对比验证了射流计算模型的准确性,在此基础上分析了复杂双层底结构在气泡射流作用下的局部变形特征,进而考虑舰船复杂双层结构在已有变形的基础上受到气泡射流二次打击毁伤效果和破坏特征,为研究复杂的水下接触爆炸现象提供了参考。　　最后,在广泛调研国内外已有层间防护结构形式的基础上,对现有多层板架的层间结构进行防护设计分析,通过设置不同的层间结构形式,包括Y、X以及I型,分别对其抗水下接触爆性能进行了研究,分析了不同层间结构在典型攻击当量下的变形毁伤效果及动态响应,并对其结构优化带来的性能改善进行评估总结,最终对三种模型的抗冲击性能进行了横向对比,得出了经济性能和抗冲击性能优良的结构形式。
作者：	王超
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