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防护结构在穿甲与爆炸作用下的机理与仿真研究
| 论文题名： | 防护结构在穿甲与爆炸作用下的机理与仿真研究 |
| 关键词： | 舰船防护结构;半穿甲导弹;抗穿甲能力;爆炸冲击波 |
| 摘要： | 本文论述了防护结构在穿甲与爆炸作用下的机理与仿真研究。 在现代海战中，半穿甲内爆式反舰导弹由于其能穿透外板进入舱室内部爆炸，对舰船的安全造成了重大威胁。研究舰船舷侧在半穿甲导弹攻击下的抗爆机理和数值仿真有助于了解导弹的攻击特点和防护结构的响应过程，为舰船的防护结构设计提供理论依据，有着重要的理论意义和工程实用价值。 在半穿甲反舰导弹依靠其自身动能穿透舰船舷侧外板问题上，分析和比较了国内外各种穿甲理论针。对弹径比较大，弹速比较低、外板厚度相比弹径来说比较薄的半穿甲反舰导弹，采用了杜志鹏博士提出的改进的薄板花瓣形破坏形式理论，分析了弹体剩余速度、极限穿透速度与板厚的关系。 通过应用非线性瞬态动力学有限元程序LS_DYNA，对平板和加筋板在截卵形弹头和锥形弹头撞击下的响应及抗穿甲能力进行数值模拟研究。在对截卵形弹头穿甲研究中，分析了靶板屈服应力、硬化模量、厚度参数和弹头初速度对靶板抗截卵形弹头穿甲能力的影响；锥形弹头穿甲问题分析了不同板厚均质靶板的抗穿甲能力，并与理论公式进行了比较。 对于爆炸冲击波效应，从爆炸流体动力学控制方程开始，分析了炸药的爆轰，炸药反应区的参数分布，炸药在空气中爆炸的冲击波初始分布爆炸冲击波的传播过程。分析了爆炸冲击波超压，正压作用时间和比冲量的各种经验公式，对其进行了整理和归纳，并对其中部分进行了比较研究。这些理论和经验公式部分可直接作为载荷用来结构响应计算，还有可以作为数值计算的初始条件和校验手段，是对爆炸的舱室响应模拟研究的理论基础。 对于炸药在舱室内爆炸，通过应用MSC/Dytran中的多欧拉——拉格朗日耦合方法，对船侧防护结构在内部爆炸下的变形和破坏的情况进行了流固耦合数值模拟研究。用多欧拉域模拟结构内外空气中爆炸冲击波传播情况，用快速一般耦合方法计算结构和流体的耦合作用，分析了单个舱室中，泄爆口大小、板厚和加筋高度对泄爆效果的影响。模拟结果显示：泄爆口大小对泄爆效果影响比较明显，增加纵舱壁板厚度和加筋能够增加边板抗冲击波的能力，对泄爆效果的影响不是很大。 最后，对有加强筋的存在泄爆口的多个舱室内爆炸进行数值模拟，通过分析各个舱室特征点的压强时间历程曲线，得到了距爆心的距离和板的刚性对冲击波反射压力的影响，还得到了冲击波在多个舱室中传播的规律。 |
| 作者： | 刘晓明 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张世联 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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