舰船舱室内爆炸破坏的数值模拟和实验研究

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随着反舰武器的发展,装备半穿甲战斗部的反舰导弹能够以较大概率侵入到舱室内部爆炸,从而造成舰船的损毁。由于舱室内爆现象的复杂性,常常通过导弹毁伤实验来研究,但是实船毁伤试验成本高、效率低,同时试验样本也非常有限。深入系统地分析舰船舱室内爆的机理,能够指导反舰导弹的毁伤试验,同时也能支撑开展小尺寸等效舱室的毁伤试验,从而降低试验成本,提高试验效率。本文针对爆炸冲击载荷对舱室板架结构及舱室整体形貌的破坏效果进行了研究。本论文主要工作和创新性成果如下:(1)舰船板架结构主要表现为加筋板的形式,本文对爆炸冲击载荷作用下加筋板的动态响应进行了数值仿真计算。通过计算比较了两种加强筋类型对于加筋板抗冲击能力的影响。结果表明:配置T型加强筋要比配置I型加强筋的加筋板抗冲击能力更强,两者都远远强于无加筋光板。同时本文还对不同建模单元类型以及缩比模型与原模型的计算结果进行了比较,结果表明:使用壳单元和实体单元建模对计算结果的影响可以忽略,爆炸相似律对于研究舰船加筋板结构的动态响应同样适用。(2)研究了自由空气中爆炸冲击波的产生及传播规律,同时对冲击波遇到障碍物的反射进行了理论分析。结构内部爆炸由于冲击波在结构内表面的反射以及反射冲击波之间的相互作用表现出自由空气中爆炸不具有的复杂性。本文对内部爆炸载荷的作用机理进行了理论研究,并分析了其近似计算方法。(3)基于爆炸相似律,为了考察不同TNT当量炸药对舰船舱室的不同毁伤效果,本文按照不同缩比度进行了模型设计,分别对加筋长舱室,无加筋短舱室和无加筋长舱室进行了数值仿真计算,观察了计算结果。同时设计并完成了小尺寸等效缩比实验,观察了破坏效果。
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