论文题目: 舰船结构在爆炸冲击载荷作用下的局部破坏研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 固体力学
作者: 盖京波
导师: 王善
关键词: 舰船结构,接触爆炸,破坏,流固耦合,非线性动响应
文献来源: 哈尔滨工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文主要研究了舰船结构在接触爆炸作用下的局部破坏。舰船在接触爆炸载荷作用下的破坏研究主要包括四个部分,即爆炸产物的流场分析和接触爆炸载荷、爆轰产物和爆炸冲击波与结构相互作用、爆炸冲击波在多层结构中的传播和衰减、舰船板架结构的弹塑性动变形响应分析。 在接触爆炸情况下,爆轰产物和爆炸冲击波共同对结构产生破坏作用。本文介绍了爆轰和爆炸冲击波的基本理论、凝聚炸药的爆轰波阵面参数的近似计算公式,介绍了接触爆炸时结构中初始参数的计算方法和固体在强爆炸冲击波作用下的状态方程,为舰船板架结构在接触爆炸载荷作用下的破坏分析作了必要的准备工作。 舰船结构主要是由梁板结构组成的,研究板架结构在爆炸冲击作用下的动态响应是舰船结构生命力的重点。本文基于理想刚塑性材料模型假定,采用能量原理分析了圆板和方板受接触爆炸载荷作用下的塑性动力响应,导出了破口半径的计算公式,并把结果同试验及经验表达式进行了比较,具有较好的一致性。 本文对舰船舷侧防护结构在爆炸载荷作用下的破坏进行了研究。通过研究非接触爆炸或弱冲击波对舰船防护结构的破坏,给出了舰船第二层和第三层防护结构的冲击波强度的理论表达式。从理论公式可以看出,防护结构的波阻抗越大,防护的效果越好。接触爆炸中,舰船结构的多层防护体系对于减少爆炸冲击的损伤具有重要的作用。在计算第一隔舱的空气冲击波的初始参数时,由于反射回防护结构的是稀疏波,故近似的认为是等熵过程,利用反射波的冲击绝热线代替等熵线,极大的简化了计算。在计算空舱中空气冲击波时,将空气冲击波的初始超压等效为一定质量的装药在弹着点处爆炸形成的超压,解决了空气冲击波的衰减问题。理论分析的结果和数值模拟的结果具有较好的一致性。 对于强装甲非对称舰船这种复杂板壳结构,遭受武器攻击后出现的变形、
论文目录:
第1章 绪论
1．1 课题的来源和目的
1．2 对付大型舰船的反舰武器
1．3 大型非对称舰船的结构及主要防护形式
1．3．1 大型非对称舰船的主要结构形式
1．3．2 舰船的毁伤等级
1．3．3 大型非对称舰船的防护结构模型
1．4 舰船防护材料
1．5 舰船结构爆炸冲击动响应和破坏以及剩余强度研究综述
1．5．1 简单结构的爆炸冲击响应
1．5．2 水面舰船的破坏研究
1．5．3 受到破坏后舰船的剩余强度研究
1．6 本论文的主要工作
第2章 爆炸冲击波的基本理论
2．1 引言
2．2 爆轰的CJ模型
2．3 爆轰的二维模型
2．4 爆轰产物和固体的状态方程
2．4．1 爆轰产物的状态方程
2．4．2 固体的状态方程
2．5 爆轰波的传播和相互作用
2．5．1 一维爆轰波的传播
2．5．2 二维爆轰波的传播
2．5．3 平面爆轰波的正反射
2．6 本章小结
第3章 板架在爆炸冲击载荷作用下的破坏
3．1 引言
3．2 加筋板的等效模型
3．3 圆板在接触爆炸作用下的破坏分析
3．3．1 板变形能与炸药输入能量的关系
3．3．2 圆板变形破坏分析
3．4 方板在接触爆炸作用下的破坏分析
3．4．1 接触爆炸载荷
3．4．2 薄板的基本方程
3．4．3 薄板在爆炸冲击载荷作用下的破坏的求解
3．4．4 破坏准则和破坏半径
3．5 破口半径的经验公式
3．6 试验分析
3．6．1 圆板的接触爆炸试验
3．6．2 舰船结构的接触爆炸试验
3．7 计算实例
3．8 本章小结
第4章 舰船舷侧防护在爆炸冲击作用下的破坏
4．1 引言
4．2 单向应变平面波的传播
4．3 爆炸冲击波对多层结构的破坏
4．3．1 弱冲击波对多层结构的破坏
4．3．2 接触爆炸对舰船舷侧防护的破坏分析
4．4 算例
4．4．1 第一层防护结构的冲击波初始参数
4．4．2 空舱中冲击波的初始参数
4．4．3 第二层防护结构中冲击波的初始参数
4．4．4 算例的数值验证
4．5 本章小结
第5章 舰船在爆炸作用下的动力响应数值分析
5．1 引言
5．2 欧拉方法和拉格朗日方法概述
5．2．1 拉格朗日方法
5．2．2 欧拉方法
5．2．3 流固耦合
5．3 爆炸冲击数值分析的基本方程
5．3．1 守恒方程
5．3．2 本构关系
5．3．3 装药状态方程及点火算法
5．4 舷侧防护的数值模拟
5．4．1 结构模型及主要的控制语句
5．4．2 数值计算结果分析
5．5 本章小结
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
发布时间: 2005-10-21
参考文献
- [1].基于随机过程理论的舰船结构可靠性研究[D]. 施兴华.哈尔滨工程大学2008
- [2].水下近场爆炸对舰船结构瞬态流固耦合毁伤特性研究[D]. 明付仁.哈尔滨工程大学2014
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