瞬态载荷作用下弹塑性结构动响应相似性研究

论文摘要

本文以相似理论为基础,采用计算机数值仿真试验的方法,探讨了弹塑性结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应相似性问题。具体研究内容如下:首先,提出水下爆炸冲击波载荷相似律,根据本文提出的相似条件能够保证水下爆炸冲击波入射相似,两者的压力幅度与加载形式相似,而脉冲持续时间按几何相似常数缩小。其次,提出弹塑性结构在遭受水下爆炸冲击波载荷作用下动态响应的完全几何相似律,并采用数值仿真试验验证了相似律的正确性。采用本文提出的相似处理方法得到的原型与相似模型的位移、速度、加速度、应变和应力时历曲线基本一致。第三,运用量纲分析法推导出相似结构的自变Pi项、因变Pi项以及它们的相似指标式,根据工程实际需要对板厚、型材进行畸变,推导出了自变Pi项和因变Pi项的函数关系,结合完全几何相似条件,实现用畸变模型预报原型的动响应特性。最后,将完全几何相似和畸变相似引入到水中舰船的研究工作中。以完全几何相似模型作为基准形式,根据实际工程需要对板厚和型材尺寸进行一定程度的变异。通过有限元预测系数法,得到系列畸变模型的动响应特性的δ-λh预测曲线和方程,最终实现用畸变模型预测原型的动响应特性。对舰船结构模型试验有一定参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 水下爆炸研究概况
• 1.2.2 相似理论研究概况
• 1.2.3 模型试验发展概况
• 1.3 论文的主要研究内容、难点和创新点
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 难点和创新点
• 第2章 水下爆炸冲击波载荷作用下弹塑性结构动响应相似研究
• 2.1 水下爆炸冲击波载荷相似律
• 2.2 弹塑性结构在冲击波载荷作用下的动响应相似律
• 2.3 弹塑性结构在冲击波载荷作用下的数值试验
• 2.3.1 模型概况
• 2.3.2 结果分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 单参数畸变相似研究
• 3.1 船体板格遭受水下爆炸冲击波载荷时的PI方程
• 3.2 系列厚度畸变模型数值试验
• 3.2.1 模型概况
• 3.2.2 结果分析
• 3.3 算例分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 多参数畸变相似研究
• 4.1 多参数畸变相似理论
• 4.2 梁畸变
• 4.2.1 模型概况
• 4.2.2 结果分析
• 4.3 板梁畸变
• 4.3.1 模型概况
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 算例分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 相似理论在舰船水下爆炸研究中的应用
• 5.1 模型说明
• 5.2 完全几何相似
• 5.2.1 模型概况
• 5.2.2 结果分析
• 5.3 多参数畸变相似
• 5.3.1 模型概况
• 5.3.2 结果分析
• 5.4 误差分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢