水下爆炸对舰船结构损伤特征研究综述_张阿漫.caj
爆炸载荷作用下舰船结构破坏机理研究的开题报告
爆炸载荷作用下舰船结构破坏机理研究的开题报告
一、背景介绍
随着现代战争技术的不断发展，爆炸载荷作用下的舰船结构受到越来越多的关注。
爆炸载荷在海上战争中很常见，包括雷击、炸弹袭击和鱼雷攻击等。
在这些情况下，
舰船结构承受的载荷会远远超过正常的荷载能力，从而引发结构破坏。
因此，研究爆炸载荷作用下舰船结构的破坏机理是非常必要的。
本文旨在通过对相关文献的综述和实验研究，深入探讨爆炸载荷对舰船结构的破坏机制及其影响因素。
二、研究内容与方法
1. 爆炸载荷作用下舰船结构的破坏机制
通过对文献的综述和整理，分析舰船结构在爆炸载荷作用下的破坏机理，包括破坏形式、破坏路径和破坏机理等。
2. 影响爆炸载荷破坏舰船结构的因素研究
通过实验研究和数值模拟，探讨影响爆炸载荷破坏舰船结构的因素，包括载荷的大小、作用方向、持续时间、舰船结构的形式等。
3. 实验研究
设计爆炸实验，模拟舰船结构在爆炸载荷作用下的破坏过程。
通过对实验数据的分析和比对，验证研究中得出的结论。
三、预期结果
本研究预期通过对爆炸载荷作用下舰船结构破坏机理和影响因素的研究，揭示舰船结构在爆炸载荷作用下的破坏过程和规律，可以为舰船防护技术的研发和设计提供
理论依据和实验数据，提高舰船结构的抗爆能力和保障海上安全。
四、研究意义
本研究将对舰船结构的抗爆性能提高和海上安全保障产生积极的作用。
同时，也将促进相关领域的研究和发展，为舰船工程的前沿科技创新提供理论基础和技术支撑。
近水面水下爆炸作用下舰艇结构损伤数值仿真
第 ｌ 卷 增刊 ５
２０ ０ ６年 ９月
文 章 编号 ： １０ －８ １２ ０ ） １０ ８ ．４ ０ ６０７ （０ ６Ｓ ．０ １０
计 算 机 辅 助 工 程
ＣＯＭ Ｐ ＵＴ ＥＲ ＤＥ Ｅ ＡＩ Ｄ ＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ
近水面水下爆炸作用下舰艇结构
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｕ ｅ ｉ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｂ ｏ ｇ ｄ ｓａ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｏ ｎ Ｍ Ｓ Ｄｙ ｒ ｎ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｈ ａ ｅ ，ａ ｎ ｍ ｒｃ ｌａ ａ ｙ ｉ ｙ ｌ ｎ — ｉｔ ｎ ｅ ｌ ａ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｉ Ｃ ｔａ ｏ
提出利用 自定义子程序在近场水域边界处加上冲击 波载荷 ，以模拟 远场爆 炸效 应 ，进而利 用 ＭＳ Ｃ
时，自由水 面对水下冲击波的反射效应 ，文献［ 中 １ ］ 并未进行深人研究 ． 本文根据 文献［］ 出的远场 １中提
加载方法 ，对水下冲击波在 自由水面的反射效应及 对舰艇结构 的损伤进行数值仿真研究 ， 得到 比较理
想的计算结果 ，通过与模型试 验结果的比较验证该
方法 的可靠性．
１ 水面效应影响下的冲击波参数
自由水面 （ 水与空气的界面 ）的存在 ，对水 中
冲击波 的传播有着明显 的影响． 中冲击波到达 自 水
Ｄ ｔ ｎ中强大的计算功能 ， 计算船体在水下冲击 ｙａ ｒ 来 波作用下的动态响应 ． 然而 ，对于近水面， 张振 华 ’
４０３ ３ ０ ３） （海 军工程 大 学 船 舶 与动 力 学院 ，湖北 武 汉
摘
要 ：在 ＭＳ ｙ ａ Ｃ Ｄ ｔ ｎ中，通过远 场加载方法 ，￣Ｔ Ｔ冲击波在 自由水面的反射效应及对 ｒ ｇ ．
水下爆炸载荷作用下舰船总体毁伤模式研究
选取适量 Ｔ ＮＴ作 为 爆 炸 物 ， 船 舯 正 下 方 在 距 船底 一定 距离 爆炸 。
２ 计 算 结果 分析
图 ４ 船 底 骨 架 变 形
２ １ 冲击波 阶段 毁伤模 式 ．
图 ２为典 型部位 的应 力 时历 曲线 。
图 ２ 典型部位应 力时历曲线
动载 荷所 引起 的压力 载荷 ｌ 。 ＿ ４ ］
１ ２ 流 固耦 合 ．
几 乎都 集 中在 冲击 波载 荷作 用 下 的结构 响 应 与局 部 破坏 方 面口 ］极 少 考虑 气泡 脉 动载 荷作 用 下 的 ， 舰 船 响应 和毁 伤 ， 无 疑 会 给 舰 船 抗 爆 抗 冲击 设 这
动 阶段 舰 船 毁 伤 模 式 及 规 律 。
关键 词 ： 舰船 总体 ； 冲击 波 ； 气泡脉 动 ； 毁伤模式
中 图 分 类 号 ： ６ ． Ｕ６ １４ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １７ ５ （０ １ ０ —０ ５０ １ ７ —９ ３ ２ １ ） ２０ ４ —４
舰 船在 水下 爆 炸载 荷作 用下 可 能 因丧失 总 纵
一 一
（） ２
（） ３
收 稿 日期 ：０ ００ —６ ２ １ —７０
修 回 日期 ： ０ ０ ０ —０ ２ １ —９ １
Ｋ ｒ ｓ， ） （ Ｖ
１ ３ 模 型及 计算 工 况 ． 采 用 ＡＢ ＡＱＵＳ非 线 性 有 限元 程 序 ， 算 不 计
作 者 简 介 ： 令 玉 （９ ６）男 ， 士 ， 理 工 程 师 。 曾 １ ８一 ， 硕 助 研 究 方 向 ： 泡 动 力 学 及 船 舶 及 海 洋 结 构 物 抗 爆 抗 气 冲击 研 究
第 ４ Ｏ卷 第 ２ 期 ２１ ０ １年 Ｏ ４月
水下爆炸气泡载荷对舰船的总体毁伤研究
水下爆炸气泡载荷对舰船的总体毁伤研究
张弩;宗智
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】在水下非接触爆炸中，气泡载荷因其脉动频率经常接近于舰船的垂向固有频率而造成舰船总体毁伤。
阐述水下爆炸气泡与弹塑性船体梁之间的流固耦合理论，建立了一个考虑气泡迁移，自由面效应和气泡阻力的气泡模型和船体梁的弹塑性模型。
以实船为算例，计算了气泡载荷作用下船体梁的弹塑性变形，分析船体梁发生弹塑性损伤的机理和特征。
【总页数】12页(P28-39)
【作者】张弩;宗智
【作者单位】大连理工大学船舶工程学院工业装备结构分析国家重点实验室,大连116024;大连理工大学船舶工程学院工业装备结构分析国家重点实验室,大连116024
【正文语种】中文
【中图分类】U661.43
【相关文献】
1.水下爆炸载荷作用下舰船总体毁伤模式研究 [J], 曾令玉;杨博;苏罗青;许文辉;张阿漫
2.水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述 [J], 金键;朱锡;侯海量;陈鹏宇;吴林杰
3.水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述 [J], 金键;朱锡;侯海量;陈鹏宇;吴林杰;
4.水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述 [J], 金键;朱锡;侯海量;陈鹏宇;吴林杰;
5.水下爆炸冲击波和气泡脉动载荷联合作用下\r舰船冲击响应研究 [J], 贾则;陈高杰;高浩鹏;权琳;金辉
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舰船结构在爆炸载荷作用下的破坏研究综述
舰船结构在爆炸载荷作用下的破坏研究综述
王善;盖京波;杨世全
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2006(028)003
【摘要】在研究国内外相关文献的基础上,针对舰船结构在爆炸冲击载荷作用下的破坏所涉及到的研究方法,对板壳结构和水面舰船的破坏理论分析、试验研究方法、数值分析方法给予总结.根据国内外研究的进展情况,对水面舰船的破坏研究现状和
研究的空白领域给予简要介绍.指出了尚待进一步研究的问题.
【总页数】4页(P8-11)
【作者】王善;盖京波;杨世全
【作者单位】哈尔滨工程大学,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,黑龙江,哈尔滨,150001;中国工程物理研究院,四川,绵阳,621900
【正文语种】中文
【中图分类】O38;U661.4
【相关文献】
1.舰船板架在接触爆炸冲击载荷作用下的破坏 [J], 盖京波;王善;杨世全
2.水下爆炸载荷作用下舰船结构响应研究综述 [J], 牟金磊;朱锡;黄晓明
3.爆炸载荷作用下舰船板架的变形与断裂研究综述 [J], 姚熊亮;杨树涛;张阿漫
4.水下爆炸载荷作用下舰船结构动响应及新型防护结构 [J], 尹群;陈永念;张健;胡
海岩
5.空中爆炸载荷作用下舰船结构动态响应研究 [J], 李永正;崔凯;王珂;曹广博
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舰船舷侧防护结构水下接触爆炸动响应分析研究
第 ５卷 第 ４期 ２１ ０ ０年 ８月
中 国 舰
船
研
究
Ｖ０＿ ． ｌ Ｎｏ４ ５ Ａｕ ． ０１ ｇ２ ０
Ｃ ｉｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌ ｆ ｈ ｐ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｉ ｓ ａ ｃ ｏＳ
ｄ ｉ １ ． ９ ９／ ．ｓ １ ７ ｏ ： ０ ３ ６ ｊ ｉ ｎ． ６ ３—３ ８ ２ １ ０ ０ ５ ｓ １ ５． ０ ０． ４． ０
ｏ ｅｏ ｅ ｉ ｏ ｔｎ ｓ ｕ ｓｉ ｈ ｎｉ ｄ ｔ ｎ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｔ ｈ ｃ ｅ ｉｎ ｏ ｈｐ ｎ ｆｔ ｍｐ ｒａ ｔｉｓ ｅ ｎ ｔ ｅａ ｔ ｅｏ ａｉ ｎ ｎ ｉ ｏ ｋ ｄ ｓｇ ｆｓ ｉ ．Ｃｏ ｓｄｅ ｎ ａ ｏ ｓｐ ｏ ｈ — ｏ －ｓ ｎ ｉ ｒ ｇｖ ｒ ｕ ｒ － ｉ ｉ ｔｃｉ ｅ ｓｒ ｃｕ ａ ｏ ｆｇ ｒ ｔ ｎ ｆｆ ｒｉｎ ｓ ｒａ ｅ ｓ ｉ ｓ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉｎ ｗａ ａ ｒｅ ｕ ｎ ｔ ｅ ｔ ｔｕ ｔ ｒ ｌｃ ｎ ｕ ａ ｉ ｓ ｏ ｏ ｅｇ ｕ ｆｃ ｈ ｐ ，ａ ｎ ｍｅ ａ ｉ ｌｔｏ ｓ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔｏ ｈｅ ｖ ｉ ｏ ｉ ｓ ｉｂ ａｄ ｐ ｏｅ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｗｉ ｄ ｔ ｎ ｌｂ ｌｈ ａ ａ ｅ ｎ ａ ｍｏ ｏ ｈ ｌ ｓ ｉ ｄ ｌ ｔｌ ｉｇ ｔ ｅ ｈ ｐ ｏ ｒ ｒｔ ｃｉ ｔｕ ｔ ｒ ｔ ａ ｄｉｏ ａ ｕ ｋ ｅ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｎ ｕｌ ｈ ｐ ｍｏ ｅ ，ｕ ｉｉ ｎ ｖ ｈ ｉ ｚ ｈ
潜艇生命力及水下爆炸对潜艇的破坏机理和损伤模式研究
都会 给 潜艇 的航 行 和作 战使用 带来 重要 影 响 。由于
潜 艇在 水下 航行 状态 时 的稳定 性要 比在 水 面航行 状 态 时低 ， 因此 ， 即使 在 平 时 ， 潜 艇 在水 下 航 行 状 态 时 遭 遇险 情 和损 害 的 概率 也 远 高 于 水 面 舰艇 。此 外 ，
斗 力不 仅体 现在 处 于 完 好 状 态 时所 具 备 的能 力 ， 也 包 括潜 艇在 受损 后 保 持 其 技 战术 性 能 的能 力 ， 即潜
艇 生命 力 。
灾 害受损 后 的抗损 性 ， 可定 义为 潜艇 抵制 各种 损 害 ， 最 大限 度地保 持 和恢 复航 行 、 潜 浮 和 战斗 性 能 的 能
从 广 义角 度 上 看 ， 潜 艇 生命 力 包 括损 害发 生 前
害主要 包 括 ： 舱 室破 损进 水造 成抗 沉性 下 降 ， 甚 至倾
作者简介 ： 李大鹏 ， 博士后 ， 研 究 方 向 为军 事 教 育 与 训 练 、 舰 船 动力 装 置 。
中外 船 舶 科 技
２ ０１ ７年 第 ３期
案， 在战 场条 件 下对其 进行 快速 抢修 ， 以 及 潜艇 的 设 计 、 建 造和 作战使 用 ， 提供 依 据和指 导 。
关键 词 ： 潜艇 ； 生命 力 ； 水 下爆 炸 ； 破坏； 损 伤
潜 艇具 有 良好 的隐蔽 性 、 较大 的续 航力 、 自持力
和 打击 力 ， 是 海 上 力 量 最 重 要 的 组 成 部 分 。 潜 艇 战
舰船在大药量武器空爆下毁伤特性数值试验研究
舰船在大药量武器空爆下毁伤特性数值试验研究宿德春;冯麟涵;张阿漫;计方【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2009(028)006【摘要】运用有限元仿真方法,探讨了在大装药量武器空中爆炸作用下舰船结构毁伤特性,推导并验证了舰船安全半径.仿真结果表明:在大装药量武器空爆冲击载荷作用下,由于超压作用,舰船水线面以上结构出现大面积塑性变形破坏,并且,响应对爆距变化敏感,而水线面以下结构加速度、应力响应相对较小,且对爆距变化不敏感.在此基础上,总结并验证了大装药量武器空爆作用下的舰船安全半径公式,从而可对舰船状态进行快速评估.研究结果对舰船结构抗毁伤设计具有参考意义.【总页数】5页(P59-62,65)【作者】宿德春;冯麟涵;张阿漫;计方【作者单位】中国船舶重工集团公司,第七○三研究所,黑龙江,哈尔滨,150036;哈尔滨工程大学,船舶工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;中国船舶重工集团公司,第七○三研究所,黑龙江,哈尔滨,150036;哈尔滨工程大学,船舶工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,船舶工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】U661.44【相关文献】1.计及水流场效应的军辅船空爆毁伤特性 [J], 岳永威;王超;王奂钧2.大型军辅船抗空爆结构毁伤特性数值研究 [J], 梁德利;王超;岳永威;王奂钧;陈海龙3.空爆冲击波与破片群联合作用下聚脲涂覆陶瓷复合装甲结构毁伤特性 [J], 李茂;高圣智;侯海量;李典;李永清;朱锡4.舰船防护结构抗近爆毁伤作用数值模拟 [J], 吴华鑫;丁剑锋;程瑞琪;方俊;郑亚雄5.舰船防护结构抗近爆毁伤作用数值模拟 [J], 吴华鑫;丁剑锋;程瑞琪;方俊;郑亚雄因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
舰船水下爆炸新的损伤评估体系探索
摘
要
应用 数值 方 法 对 多 艘 舰 船 进 行 水 下 非 接 触 爆 炸 的数 值 试 验 ， 过 对 各 种 工 况 下 的 计 算 可 得 水 面 舰 船 在 通 我 国 现 行 的 损 伤 评 估 体 系下 的破 坏 半 径 、 界半 径 和 安 全 半 径 ， 此 可知 水 下爆 炸 对舰 船 破 坏 的 一 些 特 征 。 临 据 从 更 安全 角度 考 虑 对 各 评 估 体 系 的损 伤 等 级定 义 提 出 了局 部 修 正 ， 形 成 协 调 标 准 ， 制 出舰 船 在该 标 准 下 并 绘 的 等 损伤 面 包 络 图 。依 据 算 得 不 同舰 船 的 安 全半 径 ， 拟合 出水 面 舰 船 安全 半 径 的 计算 公 式 。 计算 公 式 预 测 值 与 实船 试 验 数 据 吻 合较 好 ， 可为 舰 船 生命 力 的评 估 提供 参 考 。
关 键 词 ：船舶、 舰船工程 ； 下非接触爆炸； 水 损伤等级 ； 评估体系； 安全半径； 等损伤面包络图 中 图 分 类 号 ：Ｕ６ ４ ７ ７． 文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 引 言
水面舰船 的非接触水 下爆炸 生命力评估 是各 国海军密 切关注 的问题 。美 国的每一 艘新型舰艇 其首
２ 数值 计算 方 法
对 于 一 些 几 何 形 状 规 则 的 简 单 结 构 在 遭 受 水 下 爆 炸 时 受 到 的载 荷 理 论 上 是 可 以计 算 的 。但 对 于 像
舰船 等几何 形状 复杂 的大 型结 构理论求 解则 比较 困难 ， 目前使用 方法是应 用 有限元 理论 进行 数值试 验 求解 。 ＹＯＵＮＧ Ｓ Ｓ Ｎｌ介绍 了美 海军应用 数值试 验计算水 面舰船遭 受非接 触水下爆 炸载荷作用 的一 、 ＨＩ ２ 般方 法 ， Ｇ０Ｎ 、 ＡＭ ３ Ｇ ＳＷ Ｌ Ｋ Ｙｌ 应用相 同的方法分 别计算 了船体舱 段和复合 材料 的圆筒结构遭 受爆 “ 炸载荷 的数值解 。该 方法采 用双重渐 近近似 法 （ ＤＡＡ） ］ 计算 流场与结 构的相互 作用 ， 采用 Ｌ — ＹＮＡ ＳＤ
近水面水下爆炸作用下舰艇结构损伤数值仿真
图 ２ 舷侧舭部板架模型示意图
２．２ 试验工况 板架模型试验在海军工程大学爆炸试验筒内 进行 试验工况见表 １．
表 １ 板架模型试验工况载荷参数表
ＴＮＴ 装 模型吃水／ｍ 药量／ｋｇ ０．４ ０．２ ３０ １ ０．７１ 攻角／度 装药爆距／ｍ 装药沉深／ｍ
２．３ 试验结果 板架模型在外板迎爆面出现明显内凹变形 形 状为纵向凹坑状 中间深 两端较浅． 模型最大变 形在中部舱段迎爆面 ３ 号和 ５ 号肋骨之间． 变形结 果经过测量 最大值为 ２４ ｍｍ 在 ３ 号和 ４ 号肋骨 之间． 外板变形在两个舱壁处被隔断．
这种反射属于线性反射采用声学近似处理已经足够精确区属于非线性反非线性的影响区大于冲击波正相作用时间的20而小于100冲击波波头的压力不受影响非线性影响不可忽视区的非线性影响非常大稀疏波的波头完全赶上直达入射波击波的波头压力有所减小冲击波的能量受到较大程度的削弱
第 １５ 卷 增刊 计 算 机 辅 助 工 程 Ｖｏｌ． １５ Ｓｕｐｐｌ． ２００６ 年 ９ 月 ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＡＩＤＥＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｓｅｐ． ２００６
令k =
则测点 Ａ 处的水下爆炸冲击波峰值压力为
Pm = Pm ( r ) 3 k
ｒ
假设水域中有一测点 Ａ 距爆心 Ｏ 点的距离为 距爆心镜像 O′ 点的距离为 r ′ 球形药包的半径 测点 Ａ 的压力 即测深 为 ｈ 爆心 Ｏ 点到测点 Ａ 点的水平距离为
为 r0 ． 爆心 Ｏ 点的深度 即爆深 为 Ｈ Ａ 点的深度 Ｌ 可取以下无量纲量
图 ５ 板架变形情况数值仿真结果
测
（ｂ） 俯视图
点 Ａ 处于区域 中 按照公式 １ 进行计算 得到 的载荷压力 时间方程及正压作用时间输入 ＭＳＣ Ｄｙｔｒａｎ 进行计算． ２．４．２ 数值计算结果 图 ５ 所示为数值计算结果云图 图中显示的是 板架最终变形情况． 模型中部舱段最大变形在两个 舱壁之间 最大值为 １８．７ ｍｍ． 变形在两个舱壁处 ４ 号和 １２ 号肋骨 被隔断．