舰船防护结构的水下接触爆炸模型试验研究及数值计算

论文摘要

随着人们对舰船生命力的重要性的认识的逐渐提高，舰船舷侧防护结构的抗爆抗冲击能力的研究得到了越来越多的重视。对于舷侧防护结构进行实体试验和研究，所需费用是很大的，因而可以适当的将舷侧防护结构典型部分简化为适当的模型结构。通过对模型结构的水下接触爆炸试验破损机理进行研究，从而对舷侧防护结构的防护机理提供一定的依掘。本文首先基于水中爆炸理论，分析了水中爆炸现象，水下爆炸冲击波的传播过程等，并对水下爆炸对圆板和方板的作用机理进行分析和研究。应用能量原理方法分析和研究了舰船防护结构模型的水下接触爆炸试验的破损机理。然后，应用PATRAN有限元软件建立相应的三维模型，并利用LS—DYNA软件进行数值计算。最后利用LS-PREPOST后处理软件对数值计算结果进行了可视化处理，得到了舰船防护结构模型典型部位的应力、应变、位移等动态曲线。经过同试验数据的比较可知，数值计算结果合理可信。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究与现状
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 水下爆炸理论及相关软件介绍
• 2.1 爆炸的基本理论
• 2.1.1 爆轰波的CJ理论
• 2.1.2 爆轰产物的状态方程及爆轰参数
• 2.1.3 爆轰波的传播
• 2.2 水下爆炸理论
• 2.2.1 水中冲击波
• 2.2.2 水中冲击波的初始参数
• 2.3 瞬态动力学计算软件LS-DYNA3D简介
• 2.3.1 LS-DYNA的发展历程
• 2.3.2 LS-DYNA的功能特点
• 2.3.3 LS-DYNA算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 板壳结构在爆炸载荷作用下的破损分析
• 3.1 圆板在接触爆炸载荷作用下的理论分析
• 3.1.1 系统能量分析
• 3.1.2 花瓣旋转半径和裂瓣数
• 3.1.3 弯矩扩大因子
• 3.1.4 爆炸载荷的施加
• 3.1.5 接触爆炸破口半径
• 3.2 方板在爆炸载荷作用下的动态响应分析
• 3.3 真实目标变形与等效靶板的相似关系
• 3.4 理论计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 舰船防护结构的防护机理研究
• 4.1 舰船防护结构模型抗爆试验研究
• 4.1.1 防护结构的设计思想
• 4.1.2 试验模型设计
• 4.1.3 试验目的
• 4.1.4 试验实施
• 4.1.5 模型试验结果
• 4.1.6 试验结果分析
• 4.2 各层防护结构的破坏分析
• 4.3 模型结构在各种破坏模式下的防护作用分析
• 4.3.1 接触爆炸下花瓣开裂前模型结构吸收的能量
• 4.3.2 非接触爆炸下花瓣开裂前模型结构吸收的能量
• 4.3.3 模型结构吸收的能量
• 4.4 本章小结
• 第5章 舰船防护结构模型水下接触爆炸数值计算
• 5.1 ALE（Arbitrary Lagrange and Euler）算法
• 5.2 本构关系及状态方程
• 5.2.1 钢的本构关系
• 5.2.2 炸药的状态方程
• 5.2.3 空气的状态方程
• 5.2.4 水的状态方程
• 5.3 数值计算结果分析
• 5.3.1 25g装药
• 5.3.2 250g装药
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 攻读硕士学位期间参与科研项目
• 致谢