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船舶结构在冲击波作用下的动态响应计算
| 论文题名： | 船舶结构在冲击波作用下的动态响应计算 |
| 关键词： | 船舶结构;冲击波;动态响应计算;平面加载法;水下爆炸 |
| 摘要： | 船舶在受到非接触性水下冲击波载荷作用时，将导致船舶上船体结构的破损和各类设备的失效，所以对非接触性水下爆炸的研究是各国海军的重点。由于实船试验的巨大成本，推动了数值模似的发展。船舶抗冲击数值仿真成为分析船舶的冲击响应、研究船舶冲击环境最直接和有效的手段。 水下爆炸的能量传播对船舶结构冲击响应与设备冲击环境有着重要的关系，本文重点介绍了冲击波载荷和流固耦合，对它们的准确描述是保证船舶动态响应精度的前提条件。应用了MSC.DYTRAN对水下爆炸冲击波传播的全过程进行数值模拟，计算结果与经验公式吻合，验证了软件仿真方法的可行性和准确性。 远场水下爆炸时，冲击波的传递需要划分大量的水体网格，过多过密的网格将使计算成本快速上升甚至无法承受。本文使用平面加载法——将加载面划分若干个微元，对微元分别加载，大大减少水体网格的数目，降低了计算成本。结果表明平面加载法受爆距和爆炸当量的影响较小，精度较高。同时该方法在近场和远场环境下，误差没有较大变化，是一种适用性更广的计算方法。 利用平面加载法对船舶遭受水下爆炸的情况下进行数值模拟，计算了船舶在冲击波作用下的动态响应，并利用冲击谱的方法研究了船舶的冲击环境。结果表明：仅用冲击因子来描述水下爆炸冲击环境，具有一定的局限性；近场爆炸是一个局部问题，而远场爆炸具有全局性；中部爆炸时舰船结构的平均冲击响应最大，冲击环境最恶劣。计算结果反应了船体结构响应特点，并符合实船爆炸试验的数据，从而也验证了平面加载法的合理性。 |
| 作者： | 刘玄 |
| 专业： | 水利水电工程 |
| 导师： | 任波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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