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《南京理工大学》 2008年
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基于通用程序的水下爆炸及其对结构作用的数值模拟研究

贾宪振  
【摘要】: 本学位论文的工作主要是运用AUTODYN、ABAQUS和LS-DYNA这三个通用程序,研究水下爆炸及其对平板、圆柱壳和鱼雷壳体结构的作用。研究内容包括:(1)水下爆炸过程的数值模拟研究;(2)基于Taylor平板理论和DAA方法的ABAQUS程序的二次开发及其应用;(3)深水爆炸冲击波作用下圆柱壳动态响应的数值模拟研究;(4)对于LS-DYNA程序远场水下爆炸模拟方法的修正;(5)水下爆炸冲击波毁伤鱼雷的终点效应初步分析;(6)近场和远场水下爆炸冲击波作用下鱼雷壳体结构动态响应的数值模拟研究。 第一章:介绍了本文的研究对象、研究方法和研究背景,综述了国内外相关研究的进展,简要介绍了所采用的通用程序,并给出了模拟结果的验证方法。 第二章:运用AUTODYN程序的一维模拟方法,对无限水域中的水下爆炸冲击波以及深水爆炸冲击波和气泡脉动进行了数值模拟研究,并将模拟结果与经验公式、理论公式和实验结果进行了比较。最后总结了模拟结果,得出了对工程应用有益的结论。 第三章:根据Taylor平板理论和一阶逼近DAA方法,建立了水下爆炸冲击波作用下结构高频响应时湿面的总压力载荷的计算模型,并将该模型嵌入到了ABAQUS程序的用户子程序当中,完成了ABAQUS程序的二次开发,从而实现了在不建立流场模型的情况下平板和圆柱壳结构的水下爆炸冲击响应模拟。并根据平板和圆柱壳的水下爆炸实验结果验证了该方法的模拟精度。 第四章:基于通用程序ABAQUS,运用静力分析和动力分析相结合的研究方法,对深水环境中圆柱壳在水下爆炸冲击波作用下的动态响应进行了数值模拟研究,分析了深度、爆心方位和预应力对圆柱壳动态响应的影响,研究了圆柱壳的破坏载荷和破坏模式随深度而变化的规律。 第五章:对水下爆炸冲击波硬毁伤鱼雷的终点效应进行了初步分析,建立了该问题的分析模型,并以此得到了简化模型。然后分析了水下爆炸冲击波毁伤鱼雷过程中主要的影响因素,并根据现有条件确定了研究思路。然后,针对LS-DYNA程序在计算远场水下爆炸时存在的不足,提出了等效质量法,并验证了该方法的有效性。在此基础上模拟了鱼雷壳体结构在远场水下爆炸作用下的动态响应,研究了鱼雷内部构件的惯性效应对于壳体毁伤的影响,分析了鱼雷壳体的冲击环境。最后,运用LS-DYNA模拟了鱼雷壳体结构在近场水下爆炸冲击波作用下的动态响应,研究了鱼雷壳体的毁伤规律,分析了鱼雷内部构件的影响,研究了鱼雷不同舱室壳体的冲击环境和易损性。 第六章:总结了研究结果,并给出了下一步研究工作的建议。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U661.4

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