详情

原文传递水面舰艇新式双壳结构抗冲击性能研究

论文题名：	水面舰艇新式双壳结构抗冲击性能研究
关键词：	水面舰艇;舰体结构;双壳结构;抗冲击性能
摘要：	水面舰船在战斗中将不可避免的受到来自空中和水中武器的攻击。水下接触爆炸直接导致舰船船体产生严重破损；水下非接触爆炸同样可以造成船体破损进水，设备、武器装备破坏以及舰上人员损伤甚至舰船丧失生命力而沉没。舰体结构破损往往很难在短时间内修复，同时舰体结构的破损对舰船生命力来说是致命的。因此提高舰体结构的抗水下爆炸冲击能力的研究对提高舰船生命力和战斗力有重要的意义。提高船体结构的抗冲击性能，设计优良的抗冲击结构，进而提高舰船生命力一直受到各国海军关注。西方海军已经应用了多种局部和全船防护结构来加强船体抵抗直接爆炸和内部爆炸的能力以及防弹片破坏能力，在尽可能控制重量的情况下，将导弹及炸弹直接爆炸产生的气浪冲击破坏和弹片破坏限制在有限的范围内，同时保持纵向强度，防止船体断裂。本文以“十一五”预研项目为基础，在分析传统舰船结构形式，研究水下爆炸载荷作用下结构损伤机理的基础上，设计出三种新式双壳抗冲击结构单元，利用动态非线性有限元软件MSC.Dytran分析双壳单元的抗冲击特性，将其中两种新式双壳单元结构应用于水面舰船，分析其防护能力。本文研究的两种新式双壳结构可以应用于水面舰船可以提高水面舰船的防护能力，研究成果也可用于指导新式舰船的防护结构设计，提高我国海军舰船的生命力。本文主要研究内容如下： 1) 水下炸药爆轰数值仿真技术及结构损伤机理研究: 介绍炸药爆轰基本理论，水下爆炸现象，载荷及其分析方法；水下非接触爆炸冲击波传播过程的MSC.Dytran进行了数值模拟；矩形板冲击波载荷作用下的动态响应进行了数值模拟并与实验值和理论公式比较；典型双底单元冲击响应的损伤特性进行了定性的研究分析，并考察了边界条件的影响。 2) 新式双壳单元抗冲击性能研究：以某水面舰船为研究对象，在分析其双层底单元在水下非接触爆炸冲击波载荷下动态响应的基础上设计出三种新式的双底单元即X型、Y型和I型双底结构，仿真分析三种新式结构在不同冲击强度(不同炸药量，不同爆距)的动态响应，比较分析不同结构的防护能力，得到结构的安全半径和临界半径；进行新式结构正交优化试验设计得到结构重量增加与抗冲击性能的关系；提出了结构模型试验的基本要求和方案。 3) 基于新式双壳结构舰船抗冲击性能研究：将X，Y型新式双壳结构应用到某型舰船，分析普通双底，X型双底，Y型和I型双底的四种舰船模型其在一定炸药量下的变形损伤特征，动态响应，得到其临界半径和安全半径；分析新式双壳结构衔接，重量增加，工艺性等综合性能；对单壳舰船和采用新式双壳结构舰船的抗冲击性能进行比较。本文主要研究成果和结论如下： 1) 新式结构单元在冲击损伤，运动响应和能量吸收方面有比较明显的优势。X型，Y型新式结构安全半径和临界半径都比普通双壳结构单元要小。X型，Y型新式结构的速度和加速度响应也比普通型和I型结构单元缓和，一定程度上对人员和设备有利。 2) 采用新式X型，Y型双壳结构的舰船迎爆点附近内底、外底塑性应变比普通结构舰船小。安全半径和临界半径差别比普通型舰船略小，内底初始加速度峰值比普通结构舰船要小。但是总的来说，与普通双壳结构舰船差别很小。 3) X，Y型结构舰船总纵强度没有影响，焊接和衔接问题需要额外考虑。 4) 与单壳舰船相比，双壳结构舰船变形和能量吸收特性差别较大。双壳结构舰船安全半径和临界半径小；舰船底部速度振荡，初始加速度峰值比单壳结构舰船小。
作者：	马欣
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	王自力
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文