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空爆载荷作用下舰船结构动态响应研究

江帆  
【摘要】:随着现代兵器技术的快速发展,大型水面舰船在现代战争中发挥着日益重要的作用。舰船在作战时,不可避免会遭受敌方空中反舰武器的威胁。由于反舰武器具有破坏性强、对舰船毁伤作用大等特点,对舰船的生存能力威胁巨大。因而,提高舰船抗爆抗冲击能力对于舰船生存能力的增强至关重要。本文研究舰船结构在空中爆炸载荷作用下动态响应旨在为提高舰船结构在反舰武器作用下抗打击能力提供依据。 本文以xxx水面舰船船体结构为例,分别利用理论研究和数值计算的方法,研究了大型水面舰船在空中接触爆炸和空中非接触爆炸冲击作用下的结构动态响应。具体内容如下: 从理论研究、试验研究和数值仿真三个方向对舰船在空中爆炸载荷作用下的结构动态响应的研究现状和发展方向做出概述分析。提出了需进一步研究的方向,为后续研究奠定了基础。 基于爆轰理论及理想刚塑性材料模型假定,分别分析了舰船结构对爆轰产物的扰动及非扰动两种情况下的载荷特点,并推导出其相关计算公式,为下文空爆载荷的确定提供方法。在此基础上,结合能量守恒理论及板架变形理论,得出简单板架结构在空爆载荷作用下的破口半径公式。通过算例计算,验证了空爆载荷确定方法的可行性。 应用大型非线性有限元分析软件ANSY/LS-DYNA计算XXX水面舰船船体结构在空中接触爆炸载荷作用下动态响应。基于数值计算结果,分析了空中接触爆炸载荷对舰船结构的毁伤模式及破坏范围,通过与公式计算数据比较,证明了数值方法计算舰船船体结构在爆炸载荷作用下动态响应的有效性;进一步分别从应力、冲击环境两个角度分析舰船在空爆载荷作用下动态响应特点;总结出相关规律,为研究提高舰船抗冲击能力提供依据。 对空气中非接触爆炸冲击波形成、特征和传播规律进行介绍。并基于上文研究成果,对舰船结构在空中非接触爆炸载荷作用下动态响应进行计算。分别从结构的变形损伤情况、能量吸收和冲击环境分析了其动态响应特点。


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