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近场非接触水下爆炸舰船新型防护结构抗爆性能研究
| 论文题名： | 近场非接触水下爆炸舰船新型防护结构抗爆性能研究 |
| 关键词： | 水下爆炸;近场非接触;舰船防护;夹层板;物态方程;抗爆性能;数值模拟 |
| 摘要： | 本文以舰船近场非接触水下爆炸防护问题为研究背景，考虑了近场水下爆炸作用于结构过程中冲击波、气泡运动等载荷阶段的影响，分析总结了4种夹层结构在近场非接触水下爆炸载荷作用下的动态响应规律，并将其引入中小型水面舰船舷侧防护设计，对现有防护结构提出改进，为舰船防护设计提供了新思路。 首先，本文对二战以来的舰船传统防护结构做了介绍和归纳，分别基于平面正冲击波关系、牛顿运动定律和冲击动力学理论，对在舷侧水舱中设置空气隔层结构对冲击波载荷的防护机理、邻近爆炸载荷作用下舷侧防护水舱的动态响应和船底液舱对冲击波载荷的响应进行了总结和修正，分析结果对舰船结构抗爆设计具有一定参考价值。经过分析和总结，认识到传统防护形式对于中小型水面舰船结构防护设计是不可能实现的，必须通过其它途径来改进。 其次，在水下爆炸流动特性数值模拟研究中，本文基于物态方程和爆炸力学理论，对现有水Gruneisen物态方程参数进行了修正，指出冲击波速度与粒子速度的三次拟合比线性拟合更有效，并对Gruneisen系数对水Hugonoit曲线的影响进行了分析讨论，通过自由场深水球爆问题和气背固支方板水下爆炸动响应问题的数值模拟验证了本文所取修正参数的有效性，新的Gruneisen参数能够更好的反映近场水下爆炸流场的流动特性。 最后，本文应用多物质耦合有限元法，模拟对比了SPS水下爆炸实验，验证了SPS的抗爆性能。在此基础上，分析比较了质量等效的方孔蜂窝夹层板、波纹夹层板两种格栅式夹层板和厚、薄两种SPS共4种夹层结构在近场非接触水下爆炸载荷作用下的动态响应特性。结果表明，SPS在抗变形能力、吸能特性和保持结构完整性方面均具有优势，是结构性能最优的夹层板。以此为基础，本文将SPS引入中小型水面舰船舷侧防护结构的改进，提出了舰船新型舷侧抗爆防护结构设计。 |
| 作者： | 黄超 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 杨志国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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