加筋双层筒形结构冲击环境特性研究

【摘要】：本论文以双层加筋筒形结构为主要研究模型，探讨了水下爆炸作用下潜艇结构冲击环境研究的如下几方面的问题。 1、提出了一种在ANSYS／LS-DYNA中计算舰船水下非接触爆炸冲击环境的方法，即用平断面加载法模拟冲击波载荷，使用该方法进行加载能够有效改善软件在计算水中冲击波压力时压力峰值衰减过快的不足，并能大幅提高计算速度，对相关理论研究和工程计算具有一定参考价值。 2、研究了加肋锥柱双层壳结构在水下爆炸作用下冲击响应的规律。数据分析表明：对于近场爆炸，近药包处的结构冲击响应明显高于其他部位，随着爆距的增加，冲击响应衰减迅速，因此近场爆炸是一个局部问题；对于中远场爆炸，冲击响应在结构上的分布较为均匀，所以中远场爆炸是一个整体问题。 3、从结构遮挡的爆炸能量角度提出了一种新型的冲击因子来描述水下爆炸载荷。算例结果表明，新型冲击因子相等条件下，结构的动能、势能、平均冲击谱响应接近，而两种传统形式的冲击因子相等的工况，结构的动能、势能、平均冲击谱响应有较大差异，新型冲击因子可作为水下爆炸载荷相似性参数。 4、总结了水下爆炸研究过程中的一些工程方法和技巧，包括：船体结构梁单元的快速定义方法；一种在ANSYS／LS-DYNA软件中快速对大型复杂的舰船模型进行网格变尺寸重新剖分的方法；一种在显式动力软件中求解结构静力变形的方法——大阻尼法；一种由冲击谱向设计冲击谱转化的几何方法，便于使用MATLAB软件进行大规模的数据处理。