舰船舷侧防护结构在水下爆炸载荷作用下的破坏研究

摘要

舰船在水下接触爆炸载荷作用下的动态响应问题是舰船抗爆设计的重要组成部分。对于该问题的深入研究有助于提高舰船的防护能力，增强舰船整体生命力。同时，随着计算机的飞速发展，数值模拟技术也为水下抗爆研究提供了广阔的前景。 本文针对大型水面舰船舷侧防护结构在水下接触爆炸载荷作用下的破坏和可靠性问题进行了分析和研究。主要是为了进一步了解爆炸载荷下舷侧防护结构的破坏机理，从而提高舰船的防护能力。研究中采用理论分析与数值模拟相结合的方法。 大型水面舰船舷侧防护结构是一个复杂的多层板架结构。对其在水下接触爆炸载荷作用下的毁伤机理进行了研究，从能量的角度分析了各层空舱、液舱在防护中所起的作用，并推导了舷侧防护结构各层板架的破口半径公式和内层板架的最大挠度公式。 应用有限元分析软件LS-DYNA进行数值模拟计算。模拟了舷侧防护结构在遭受武器同时攻击和武器先后攻击等情况下的动态响应。同时考虑加强筋和攻击位置不同的影响。计算得出加大防护结构空舱尺寸比加大液舱尺寸防护效果好，武器先后攻击比同时攻击造成的破坏严重。 在计算舷侧防护结构破坏概率问题时，采用蒙特卡罗模拟得到样本数据。同时考虑炸药参数和舰体材料不同等因素对破坏概率造成的影响。应用强度准则进行数值模拟计算，得到各层板的最大应力，然后拟合出变量分布函数，最后求出各层板架的破坏概率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文目的及意义

1.2舰船结构抗爆的研究现状

1.2.1舰船结构抗爆理论问题的研究

1.2.2舰船结构抗爆数值模拟问题的研究

1.2.3舰船结构抗爆流固耦合问题的研究

1.2.4舰船结构可靠性问题的研究

1.3舰船结构抗爆问题的研究展望

1.4本论文主要工作

第2章爆炸和舷侧防护结构破坏的基本理论

2.1引言

2.2爆轰波的基本理论

2.2.1.CJ爆轰理论

2.2.2爆轰波的基本关系式

2.3水下爆炸理论

2.3.1水下爆炸的物理现象

2.3.2水中冲击波的初始参数

2.3.3水中冲击波的基本方程

2.3.4水下爆炸压力峰值的经验公式

2.4舰船舷侧防护结构在水下接触爆炸载荷下的破坏分析

2.4.1舰船舷侧防护结构简介

2.4.2舷侧防护结构的简化模型

2.4.3舷侧防护结构在水下接触爆炸作用下的毁伤理论分析

2.5防护结构各层板的破坏变形计算

2.5.1舷侧外板破口半径计算

2.5.2液舱外板破坏变形计算

2.5.3液舱内板破坏变形计算

2.5.4防御纵壁破坏变形计算

2.5.5算例

2.6本章小结

第3章舰船舷侧在单发武器攻击下的数值模拟

3.1引言

3.2有限元软件简介

3.2.1有限元软件LS-DYNA的简介

3.2.2 LS-DYNA的算法简介

3.3舰船舷侧接触爆炸下数值模拟计算实例

3.3.1有限元模型

3.3.2数值模拟情况讨论

3.3.3材料参数选取

3.3.4钢板的破坏准则

3.3.5数值模拟结果分析

3.3.6数值模拟的结果检验

3.4本章小结

第4章舰船舷侧在两发武器攻击下的数值模拟

4.1引言

4.2两发武器同时攻击舷侧防护结构的破坏分析

4.2.1有限元模型

4.2.2数值模拟情况讨论

4.2.3数值模拟结果分析

4.2.4数值模拟结论

4.3两发武器先后攻击船侧防护结构的破坏分析

4.3.1有限元模型

4.3.2数值模拟情况讨论

4.3.3数值模拟结果分析

4.3.4数值模拟结论

4.4两发武器同时和先后攻击对舷侧防护结构的破坏比较

4.4.1两发武器同时和先后攻击的相同点

4.4.2两发武器同时和先后攻击的不同点

4.5小结

第5章舰船舷侧在单发武器攻击下的破坏概率

5.1引言

5.2随机变量的确定

5.2.1确定随机变量的均值和方差

5.2.2随机数的产生

5.2.3变量的确定

5.3多层板破坏概率计算

5.3.1计算模型

5.3.1破坏准则

5.3.2破坏概率计算

5.4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、参与的科研项目

致 谢