水下目标在水下爆炸作用下的毁伤指标研究

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水下目标爆炸毁伤时战斗部相似律仿真与试验

水下目标爆炸毁伤时战斗部相似律仿真与试验
鲁忠宝;南长江;步相东
【期刊名称】《鱼雷技术》
【年(卷),期】2012(020)001
【摘要】在进行水中兵器战斗部对目标的爆炸毁伤试验时,为了确定能否由缩比战斗部对目标的毁伤效应推广预测原型战斗部,根据相似理论首先确立了战斗部尺寸、冲击波测点距离以及靶板距离采用相同缩比时的几种研究模型,然后通过数值仿真
结合水下爆炸试验测试的方法,计算了冲击波压力与靶板应变,并进行了比较分析.结果表明,各研究模型的仿真结果与试验结果吻合较好,各模型对应的冲击波压力与靶
板应变之间的偏差都很小,说明满足相似律的缩比模型能够预测原型战斗部对水下
目标的爆炸毁伤特性.本文结论为战斗部水下爆炸的威力评估提供了依据.
【总页数】5页(P69-73)
【作者】鲁忠宝;南长江;步相东
【作者单位】中国船舶重工集团公司第705研究所陕西西安 710075;中国船舶重工集团公司第705研究所陕西西安 710075;中国船舶重工集团公司第705研究所陕西西安 710075
【正文语种】中文
【中图分类】TJ410.33;TQ56
【相关文献】
1.典型战斗部水下爆炸侵彻仿真 [J], 李惠明;陈智刚;赵东华;杨力;李超;赵长啸
2.带壳圆柱体战斗部爆炸后破片特性数值仿真研究 [J], 胡年明;侯海量;朱锡;陈长海
3.一种杆式周向多爆炸成型弹丸战斗部仿真及实验研究 [J], 李鹏;袁宝慧;李刚;周涛;梁争峰;孙兴昀;任新联
4.V形刻槽预制破片战斗部爆炸仿真研究 [J], 余志统;施冬梅;尚春明;石永相;李文钊
5.V形刻槽预制破片战斗部爆炸仿真研究 [J], 余志统;施冬梅;尚春明;石永相;李文钊;
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舰船水下爆炸数值仿真及抗爆结构研究

舰船水下爆炸数值仿真及抗爆结构研究现代战争中,对舰攻击武器的射程、精度和打击威力都有了极大提高,舰船面临的威胁日益严重。

提高舰船生命力一直是舰船结构动力学的重要研究课题之一。

为了增强舰船抗打击能力,至少需要完成三项复杂的工作:首先需要对作用于舰体的爆炸载荷进行研究,分析爆炸压力场的传播和分布特性;其次是深入研究和理解舰船结构在爆炸载荷作用下的响应破坏机理;最后是探讨提高舰船结构抗爆能力的有效途径,提出切实可行的抗爆措施。

舰船爆炸问题按爆炸源划分,可以分为空中爆炸和水下爆炸两类;按与船体的相对位置关系可以分为接触爆炸和非接触爆炸。

爆炸是炸药在极短的时间内,化学能量的剧烈释放过程,舰船在爆炸载荷作用下的响应具有高度非线性特征,并涉及到材料的失效破坏。

同时流固耦合问题在舰船爆炸计算中不容忽视。

因此试图通过建立精确的数学模型而使得舰船爆炸问题得到完全解析是不可能的。

目前可行的方法是实验研究和数值仿真研究。

特别是近十年来,数值仿真技术得到了飞速发展,舰船爆炸问题的数值仿真已经能够实现。

另一方面,由于舰船爆炸实验费用巨大,不便于进行系列实验研究,从而分析总结规律,而且爆炸实验的实施也存在相当的难度,因此数值仿真研究已经发展成为舰船爆炸的主要研究手段之一。

本文通过对显式非线性有限元技术的消化吸收,对舰船水下非接触爆炸进行了数值仿真研究。

归纳了相关的数值仿真计算理论,总结了数值仿真中的关键技术。

对炸药爆轰理论以及数值计算方法进行了阐述,研究了水下爆炸冲击波流场的传播及其分布特征,分析了爆炸流场与水中结构物的相互耦合作用,并在此基础上,对水下非接触爆炸冲击波载荷作用下舰船结构的响应和损伤机理进行了研究,提出了新型抗爆炸吸能结构形式,对其抗爆吸能特性进行了评估。

本文主要研究工作及结论如下:1.对数值仿真计算的相关理论进行了归纳总结,在舰船水下爆炸数值仿真计算中,结构宜采用Lagrange单元描述,爆炸流场宜采用多材料Euler单元描述,两者之间采用流固耦合算法加以连接。

遭受水下爆炸的舰船缩比模型毁伤评估

1 舰船缩比模型设计
以某型舰为母船，按总纵强度相似原则，对母船作简化，并忽略母船舰载设备对其质量分布的影响。缩比模型（以下简称船模）共分 8 个舱，缩比因子 1：20，不另行配重。其中艏舱较长（是其它舱室的两倍长），其余舱室长度一样。船模共设 7 道横舱壁，2 层平台和中纵舱壁，平台 2 与船底外底板组成双层底，双层底内还有两道纵旁舱壁加强，甲板、平台 1、平台 2 的板厚 4 mm，其余结构的板厚 3 mm，模型结构总质量约 m=429.4 kg，材料选用普通船用钢 Q235；内部结构示意图见图 1。两端分别设有水密间，可以保证模型在壳体破裂后仍能浮在水面。
第3期
遭受水下爆炸的舰船缩比模型毁伤评估
71
(a)平台 2 俯视图
(b)横截面图图 1 某型舰船缩比模型结构剖面图
2 数值仿真研究
2.1 有限元模型建立
计算时考虑重力因素和壳板的应变率强化效应。有限元模型中船体网格由 59 034 个壳单元（S4R）组成，水域网格由 3 615 054 个声学单元（AC3D8R）组成。结构与水域间用 TIE 约束法模拟流固耦合，采用 ABAQUS/EXPLICIT 求解器（声固耦合法）计算。船模和外部水域的有限元模型分别如图 2、图 3 所示。
对于提高现役舰船的生命力和战斗力，具有重要意义。因实船爆炸试验的巨额经费、超长周期和不可
素秋等对某典型舱段模型进行水下爆炸试验，研究了模型结构所遭受的载荷及其动态响应 [8]。高浩鹏
重复等特点，在实际研究中常用缩比模型爆炸试验来做先期研究。1984 年，Rentz 用试验手段研究加筋平板在水下爆炸作用下的动态响应，并进行了数值计算 [1]。1988 年，Gifford 等对具有初始裂纹焊接厚板的动态响应作了一系列试验研究 [2]。胡俊波等提出了改进型冲击因子的计算方法，并经某目标抗水下爆炸试验验证。 [3] 陈辉等利用整船缩比模型试验，得到冲击环境参数与水下爆炸载荷间的关系 [4]。朱锡等对水面舰艇防雷舱结构模型进行了一系列水下抗爆能力试验 [5]。张海鹏等研究对大缩尺比船模，使用畸变模型实现对原型总纵强度准确预测的方法 [6]。秦健等基于 π 定律提出了在水下爆炸

近场爆炸作用下水下目标结构毁伤特性

近场爆炸作用下水下目标结构毁伤特性
况贶
【期刊名称】《造船技术》
【年(卷),期】2018(000)003
【摘要】以某水下目标舱段为研究对象,采用数值仿真及理论分析方法对其在水下爆炸作用下的毁伤情况进行研究.对仿真方法的正确性进行验证,结合兵器特征选择合适的工况及测点进行仿真计算,对目标毁伤情况进行理论分析.结果表明:近场水下爆炸作用下2种方法所得毁伤情况比较吻合.
【总页数】6页(P19-23,28)
【作者】况贶
【作者单位】海军驻上海沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室,上海200129【正文语种】中文
【中图分类】U674
【相关文献】
1.近场爆炸作用下舰艇结构毁伤要素分析研究 [J], 张永坤;程素秋;
2.舱室结构在战斗部舱内爆炸作用下r毁伤特性的实验研究 [J], 李营;张磊;杜志鹏;赵鹏铎;任宪奔;方岱宁
3.近场爆炸作用下舰艇结构毁伤要素分析研究 [J], 张永坤;程素秋
4.管片衬砌结构在接触爆炸荷载作用下的毁伤特性分析 [J], 赵跃堂;寇伟晓;储程;胡康
5.水下爆炸作用下典型鱼雷结构的毁伤特性 [J], 高浩鹏;田恒斗;程素秋;陈彬彬
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水下爆炸冲击波毁伤鱼雷壳体结构的数值仿真研究

水下爆炸冲击波毁伤鱼雷壳体结构的数值仿真研究贾宪振;胡毅亭;董明荣;许学忠;刘家骢【期刊名称】《弹箭与制导学报》【年(卷),期】2008(028)004【摘要】运用ANSYS/LS-DYNA程序对鱼雷壳体结构在近场水下爆炸冲击波作用下的毁伤过程进行了数值仿真,研究了鱼雷壳体的毁伤规律,分析了鱼雷内部构件的存在对于鱼雷壳体毁伤的影响,研究了鱼雷不同舱室壳体的易损性.仿真结果表明:在近场水下爆炸冲击波作用下,鱼雷壳体的毁伤具有局部性特点;内部构件对于鱼雷壳体的动态响应有显著影响,在仿真时必须考虑内部构件;鱼雷不同舱室壳体的易损性有较大差别,对于文中的鱼雷而言,在同样的冲击载荷作用下,鱼雷控制舱壳体的塑性变形较大,而后舱壳体更易产生等效应变.【总页数】5页(P127-130,134)【作者】贾宪振;胡毅亭;董明荣;许学忠;刘家骢【作者单位】南京理工大学化工学院,南京,210094;南京理工大学化工学院,南京,210094;西北核技术研究所,西安,710024;西北核技术研究所,西安,710024;南京理工大学化工学院,南京,210094【正文语种】中文【中图分类】O383;TJ63【相关文献】1.某型舰船水下爆炸冲击波载荷作用下结构动态响应数值仿真研究 [J], 陈永念;王琮;谭家华2.某型舰船水下爆炸冲击波载荷作用下结构动态响应数值仿真研究 [J], 陈永念;谭家华3.充压壳体在爆炸冲击波作用下的毁伤特性研究 [J], 丁亮亮;李翔宇;卢芳云;李振铎;甄鸿鹄4.水下无人航行器壳体抗毁伤性能的数值仿真研究 [J], 杨志维;王小春;刘春;甘文兵5.近场水下爆炸冲击波对板架结构毁伤特性研究 [J], 彭依云;王铭明;高长伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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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港池环境近水面水下爆炸特性及其毁伤效应

港池环境近水面水下爆炸特性及其毁伤效应董琪;韦灼彬;唐廷;李凌锋;刘靖晗【摘要】为研究港池环境近水面水下爆炸载荷及其对码头结构的损伤特性,设计了一种典型码头结构,并构建港池环境,运用LS-DYNA程序开展水下爆炸数值模拟研究,对爆炸现象、荷载特性、结构动态响应和能量吸收特性4个方面进行了详细研究,分析了边界、比例爆距等参数的影响规律.结果表明:爆炸气泡脉动主要受到码头结构边界和水面的影响,水底和有限港池内的流体运动对其亦有一定影响;冲击波荷载以比例爆深为中心呈垂向对称分布,气泡脉动荷载主要分布于比例爆深以下位置;结构变形和毁伤主要在冲击波传播阶段形成,气泡脉动和射流的二次毁伤效果较弱;混凝土和沉箱内填土是主要能量吸收部分.【期刊名称】《高压物理学报》【年(卷),期】2019(033)004【总页数】13页(P134-146)【关键词】水下爆炸;港池;近水面;毁伤效应;沉箱重力式码头【作者】董琪;韦灼彬;唐廷;李凌锋;刘靖晗【作者单位】海军工程大学舰船与海洋学院,湖北武汉 430033;海军勤务学院,天津300450;海军勤务学院,天津 300450;海军勤务学院,天津 300450;海军工程大学舰船与海洋学院,湖北武汉 430033;海军勤务学院,天津 300450;海军工程大学舰船与海洋学院,湖北武汉 430033;海军勤务学院,天津 300450【正文语种】中文【中图分类】O381;O383.2港口是国家战略体系的重要组成部分，一旦遭到破坏后果严重。

水下爆炸是其可能遭受的主要威胁之一，主要作用于港池内，可能对港池作业环境和码头结构造成严重毁伤。

开展港池内水下爆炸及其毁伤效应研究是提高码头抗爆设计和抢修抢建能力的基础，具有重要的理论研究和工程应用意义。

国内外出于军事和工程目的，对于有限水域水下爆炸问题已开展了一定的研究[1-7]，对于各类边界面影响下的荷载作用机理、传播规律、宏观运动现象及数值模拟技术等均取得了较为丰富的研究成果，但仍存在一些不足，如：研究多以爆炸冲击波传播或气泡脉动单一阶段为研究对象，对全过程综合影响考量较少；多考虑单一边界影响，对多边界联合作用考量较少；对边界面材料及形态特性考虑较少等。

近场爆炸作用下水下目标结构毁伤特性

近场爆炸作用下水下目标结构毁伤特性况贶【摘要】以某水下目标舱段为研究对象,采用数值仿真及理论分析方法对其在水下爆炸作用下的毁伤情况进行研究.对仿真方法的正确性进行验证,结合兵器特征选择合适的工况及测点进行仿真计算,对目标毁伤情况进行理论分析.结果表明:近场水下爆炸作用下2种方法所得毁伤情况比较吻合.【期刊名称】《造船技术》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】6页(P19-23,28)【关键词】爆炸;仿真计算;毁伤;目标【作者】况贶【作者单位】海军驻上海沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室,上海200129【正文语种】中文【中图分类】U6740 引言目前，国内学者通常根据所研究问题的特点，对水下爆炸载荷的2个阶段即冲击波和爆炸气泡作用阶段进行了大量研究[1-4]，对相应的毁伤情况也进行了广泛的研究[5-12]。

根据这些研究成果，当水下结构距离爆源较近时，造成船体结构局部破坏的主要载荷为冲击波载荷。

本文主要研究典型水下潜器舱段在鱼雷近场爆炸下对它的局部毁伤效应。

仿真计算所使用的硬件平台为高性能集群系统，最高可对1 000万网格的水下爆炸仿真模型进行仿真计算，其采用的平行计算技术和搭载的128核计算软件能实现对水下爆炸作用机理的更精确模拟以及快速计算。

仿真计算使用ABAQUS软件，其采用的是声固耦合法，此方法采用声学单元模拟流场，载荷包含冲击波和气泡脉动的综合作用，同时还考虑了空化压力的影响。

1 仿真计算过程以曙光5000集群系统为计算平台，以128核并行版ABAQUS大型有限元计算软件为仿真计算手段，以某水下潜器舱段为目标，针对320 kg TNT当量爆破型战斗部的远场冲击威力和近场毁伤能力进行仿真计算。

1.1 仿真方法验证结合某实船爆炸数据，对仿真方法进行验证。

计算工况为1 000 kg TNT，距左舷70 m、水深50 m沉底爆炸，龙骨冲击因子为0.337。

根据当时爆炸时测点的实际情况选取进行比对的测点位置，分别选择3个应变测点和3个加速度测点。

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关键词：水下爆炸；冲击波；因子分析；费歇尔判别法
中圈分类号：０８；Ｊ６３３Ｔ３３文献标识码：Ａ
Ｄｍａｅｉｄｘｓｏｎｅｗｔｒｔｒｅｂｅｔｄｔｎｅｗａｅｘｌｓｎａｇｅｅｆｄｒａｅｇｔｕｊｃｅｏｕｄｒｔｒｅｐｏｉｎｕａｓｏ
薄弱环节从而进行改进；而深入研究水下目标的抗毁
模型在近距水下爆炸作用下的中垂破坏模式进行了试
Ａｂｔａｔｎｔｅｅｐｒｎｆｎｅｗｔｒｅｓｂｅｔｄｔｕｄｒａｒｘｌｓｎｔｅｒａｏｆｈｏｉｇｐａｓｃ：Ｉｘｅｍｅｔｕｄｒａｒｔｇｔｕｊｃｎｅｔｐｏｉ，ｈｅｓｎｏｏｓｅｋｒｈｉｏａｅａｅｏｗｅｅｏｃｎ
炸药在水下爆轰瞬间产生的能量可以使爆炸产物气泡瞬时达到高温高压，产生的冲击波、泡和压力波气等会对水下目标造成毁伤。因此人们十分关注水下爆炸对水下目标的毁伤效果的研究，其研究成果广泛应用于民用和军事领域，在民用上通过水下检测仪器如的抗毁伤研究，以确定临近水下设施的安全距离；可在军事上通过研究舰船的抗毁伤 ¨ＩＪ可以确定船体的２，
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通过相关分析法研究这些指标之间的相关性，利用正交旋转法的因子分析得到影响目标毁伤的公共因子，并通过分析正交旋转因子载荷阵选择出特征指标，讨论特征指标与毁伤模式之间的关系，最后分别利用公共因子数据和特征指标数据
进行目标毁伤判别，两组数据的判别结果与实验结果基本一致，明了特征指标选择的合动
与
冲
击
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＩＡＮＤＨＯＣＳＫ
水下目标在水下爆炸作用下的毁伤指标研究
李万，张志华，梁胜杰，胡俊波
（海军工程大学兵器工程系，武汉４０３）３０３
摘要：根据某水下目标的抗水下爆炸试验数据，阐明了选用加速度峰值和速度峰值作为测量指标的原因，然后