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舰船远场水下爆炸冲击环境的建模方法

白兆宏  
【摘要】:针对船体结构和舷外流场建模过程中存在的不确定性问题,以水下远场非接触爆炸为研究背景,分析不同建模方法和模型简化方法对舰船冲击响应的影响,提出一套适合工程应用的标准化建模方法,旨在尽量减小前处理过程中的人为误差,提高仿真精度。 首先,总结水下爆炸冲击环境和舰船冲击响应常用的描述方法,分析各种描述方法的使用范围。 其次,建立简化水面舰船模型,基于水下远场非接触爆炸,计算结构物的冲击响应。不断变换舷外流场大小、单元尺寸、渐变率和单元形状,分析不同流场形式对水面舰船低频和高频响应的影响。根据数值仿真结果,兼顾计算精度和计算时间,总结一套标准化的舷外流场建模方法。 第三,详细建立油船舱段模型,其中包括肘板和开孔,分析舱段模型的冲击环境,并与简化模型对比分析;从时域和频域两方面分析局部结构对冲击环境的影响,从应力峰值方面分析局部结构对应力衰减的影响;最后基于数值计算结果,得出局部结构简化对冲击环境的影响规律。 第四,模拟远场非接触水下爆炸中,舰载设备的冲击响应。通过大量计算,分析不同设备建模和简化方法对冲击输入的影响,根据设备质量和连接方式,总结舰载设备的建模方法。 最后,针对前处理中,梁单元方向定义繁琐的问题,提出“远点”法简化梁单元方向定义方法。从结构模态入手,分析“远点”法对结构刚度的影响,根据结构刚度变化,定义“远点”的坐标,并验证远点法的有效性。总结“远点”法的使用方法。


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