水下非接触爆炸冲击波作用下舰船结构的动态响应与抗冲击性研究

作     者：曹博 

作者单位：大连海事大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘寅东

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主      题：水下非接触爆炸 冲击波 动态响应 抗冲击性 

摘      要：军舰作为海上的作战平台,从它问世之日起,就面临着敌方各种武器攻击爆炸所产生冲击的威胁。而且在现代海战中,随着水中兵器、导弹和激光弹的快速发展,炸药当量及冲击持续时间显著增加,精确的制导技术使武器命中率在很大程度上得以提高,舰船的冲击环境变得更为恶劣。因此,舰船在其服役期间不可避免会面临冲击环境问题,如何提高船体结构和设备及人员的抗冲击能力,将直接关系到舰船在战斗中的战斗力和生命力,必须认真对待。本文运用理论分析和数值计算相结合的方法,对军舰机舱结构和主机设备在水下非接触爆炸冲击波作用下的动态响应和抗冲击性进行了研究。本文完成了以下工作：(1)介绍了水下非接触爆炸舰船动态响应及抗冲击性研究的基本理论。(2)应用***和***软件数值模拟水下爆炸冲击波,将数值仿真所得的相关结果与经验公式的计算结果进行比较可得：当计算水域的网格划分适当时,计算值和经验值整体吻合得较好。因此,本文数值计算的方法能够较好地仿真水下爆炸的爆轰过程和冲击波的传播过程。(3)对水下非接触爆炸冲击波作用下简单加筋板的动态响应进行了数值仿真计算。(4)选取的研究对象为舰船机舱,包括机舱结构、主机基座和主机设备等。选取多种计算工况,如：炸药当量一定时,改变爆距(指炸药距离水面的垂向距离)形成几种工况;或者爆距一定时,改变炸药当量形成另外几种工况。此外,为考虑舷侧不同角度爆炸对机舱舱段动态响应的影响,在某一确定爆距和炸药当量时,如本文中选取爆距为30m,炸药当量为300kg,然后依次选取爆炸的方位角度θ为15°、30°、45°、60°。最后,选取机舱内若干位置作为考察点。通过改变计算工况对军舰机舱舱段在水下非接触爆炸冲击波作用下的动态响应进行数值仿真计算,得到了结构和设备的动态响应,分析并总结规律。对水下非接触爆炸冲击波作用下军舰机舱舱段的抗冲击性进行了研究。主要考虑两个方面：一方面是机舱结构的抗冲击性研究。以水下非接触爆炸冲击波作用下塑性变形能吸收特性作为参考,通过改变双层底间纵桁的结构形式进行数值计算,并与传统底纵桁结构形式的计算结果进行分析对比,得到相关结论。另一方面是设备的抗冲击性研究。通过改变基座面板和纵向腹板的厚度进行对设备抗冲击性的研究。