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原文传递大型水面舰艇舷侧板架结构穿甲过程数值计算研究

论文题名：	大型水面舰艇舷侧板架结构穿甲过程数值计算研究
关键词：	水面舰艇;舷侧板架结构;穿甲过程;数值计算;结构设计
摘要：	大型水面舰艇舷侧作为防御反舰导弹等武器的主要屏障，对大型水面舰艇的生命力起着重要的作用。而舷侧板架结构作为舰艇的第一道防护结构对限制半穿甲战斗部的深入起到重要作用。由于要保证舰艇其它方面的性能，所以舰艇不能像陆地坦克那样装上厚重的装甲。为了使得舰艇舷侧板架结构在质量一定的情况下最大限度地降低导弹的剩余速度以达到保护其内部结构的目的，合理的安排板、梁质量以及梁间距可以成为一种好的防护方式。因此对板架结构的穿甲过程进行研究具有重要的意义。本文首先开展了薄板的穿甲数值计算研究，并将数值计算结果与文献实验结果进行对比，验证了运用有限元程序AUTODYN数值模拟弹体穿甲过程的可靠性。对不同入射角不同初始速度下截锥形弹体穿甲薄板进行了数值模拟，分析了截锥形弹体不同入射角度冲击下薄板的主要破坏模式，以及入射角度对靶板吸能和弹体剩余速度的影响。提出了梨形孔的破坏模式和弹体在靶板上滑移、回弹的概念。并将不同入射角度不同初始速度下的弹体剩余速度拟合成曲线，得到弹道极限速度和剩余速度公式。弹体正穿甲和斜穿甲后的剩余速度相差不大。针对截锥形弹体斜穿甲薄板的破坏模式，结合已有的理论成果，提出了一种斜穿甲的花瓣型破坏模式，并以能量守恒原理为基础推导了扩孔耗能公式、剩余速度公式和弹道极限速度公式。通过对比分析不同入射角度不同初始速度的剩余速度，数值计算结果和公式计算结果比较吻合。依据水面舰艇典型的舷侧板架结构，设计了不同板厚、不同加筋的32种板架结构形式。并根据世界上先进的反舰武器的基本参数设计了弹体模型。针对四种典型的撞击位置进行了穿甲过程的数值模拟，数值计算结果表明加筋的存在提高了靶板的整体刚度，同时也改变了靶板的破坏模式。不同撞击位置，横筋的大小、纵筋的大小及间距对板架结构的吸能影响不一样。横筋的大小仅对撞击点在纵筋与横筋交汇处、仅横筋处时对靶板吸能效果有影响，且板体厚度越小时影响越大。总体而言纵筋间距和大小的改变对板架结构形式的吸能效果影响不大。而对同质量不同大小和不同布置纵筋的板架结构当撞击点在横筋和纵筋交汇处和仅纵筋处时纵筋大且间距大的板架结构比纵筋小且间距小的板架结构吸能效果更好，在板体厚度较小时更明显。撞击点在仅横筋处时同质量的纵筋不同布置的结构形式对靶板的吸能效果影响不大。板体厚度越厚靶板的吸能效果愈好，当板架结构形式的板体厚度到一定程度时，再增加板体厚度的效果没有板体厚度较小时提高的多，相应吸收能量的增幅会下降。不论撞击位置在何处，穿透靶板的弹体初始速度与剩余速度基本呈线性关系，且剩余速度相差不大。
作者：	黄涛
专业：	工程力学
导师：	吴卫国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文