敷设覆盖层圆板水下爆炸响应理论计算方法研究

为研究敷设覆盖层圆板水下爆炸响应,提出一种理论计算方法。敷设覆盖层对圆板水下爆炸响应影响包括两方面:一为对冲击载荷的影响,二为在冲击载荷作用下对响应的影响。该理论计算方法运用波在多层介质传播理论得到湿表面压力,并积分得到冲量,运用等效均一化理论得到覆盖层与钢板整体结构的等效参数,根据圆板振动理论得到圆板真空振动方程,通过考虑水附加质量的影响修正圆板振动频率,最后根据初始条件得到圆板的响应。将理论方法的结果与有限元结果通过实例进行对比,证明该理论计算方法可以很好地预测圆板振动的位移响应。     

覆盖层加筋板结构水下抗爆性能对比试验研究

为提高潜艇的隐身性能,潜艇壳体表面常敷设声学覆盖层结构。声学覆盖层常设有各类空腔等特殊结构形式,在受到水下爆炸冲击波时空腔产生变形并吸收能量,对潜艇的抗冲击性能产生影响。分别对不同覆盖层及无覆盖层的加筋平板试件开展水下抗爆炸性能对比性试验研究。通过试验获取各加筋平板试件典型部位的加速度、应变响应。比较不同覆盖层对加筋平板结构的实际抗冲效果,为今后声学覆盖层的抗冲设计和研究提供参考。     

橡胶蜂窝覆盖层水下爆炸响应及抗冲击性能

为了进行橡胶材料手性蜂窝覆盖层的水下非接触性爆炸动响应、抗冲击性能及机理研究;利用Abaqus中的不同超弹性本构模型对材料试验数据进行拟合,在此基础上选择合适的本构模型,然后分析其响应特点,研究主要设计参数包括高度和镂空率对抗冲击性能的影响。研究结果对该覆盖层的水下爆炸抗冲击防护机理和性能认识有一定指导作用,为结构的进一步优化设计提供参考。     

敷设超弹性覆盖层舰船水下爆炸冲击实验与仿真分析

针对在船体湿表面敷设超弹性覆盖层,对减少远场水下爆炸冲击对舰船造成的损伤具有较好效果,而覆盖层为薄壁结构与舰船尺度不匹配,在有限元分析中易造成较大困难甚至无法计算问题,提出具有较高计算效率的仿真近似方法。该方法基于超弹性覆盖层均匀化理论,考虑应变率相关性,将覆盖层实体结构替换成等效连续体模型,对全舰船进行水下爆炸冲击响应仿真分析。对敷设、未敷设覆盖层水面实船进行水下爆炸对比试验,通过试验数据与仿真结果比较研究、分析讨论,对超弹性覆盖层抗冲击性能进行深入阐述。     

典型舰船舱室水下爆炸响应特性

以典型舰船舱室结构为目标,研究炸药水下爆炸载荷输出特征和舱室结构的动态响应特性。给出舱室水下爆炸实验的试验装置、测点布设,测量炸药水下爆炸的自由场载荷和舱室所受载荷,分析舱室所受爆炸载荷的作用特征,研究舱室结构在水下爆炸作用下的响应特征,并讨论药量、爆心距对舱室结构动态响应的影响。该研究可以为反舰导弹作用下舰船目标易损性评估提供技术支持,也可为舰船目标防护提供理论参考。     

分层多孔抗冲覆盖层水下爆炸响应分析

针对芯层为分层多孔泡沫的抗冲覆盖层在水下非接触爆炸冲击波作用时的响应进行了理论分析。对比了分层覆盖层与均匀覆盖层的冲击防护效果。结果表明:在同样的入射冲击波作用下,分层多孔覆盖层能有效降低覆盖层的厚度,抵抗更强的冲击波;但是,分层多孔覆盖层传递到被保护结构的应力要大于均匀覆盖层。该研究结果能为梯度覆盖层的设计提供参考。     

水下爆炸载荷下圆管型加筋缓冲防护性能研究

为提高双层圆柱壳结构在水下爆炸载荷作用下的抗冲击性能,基于双层圆柱壳结构的特殊性,提出适用于双层圆柱壳的圆管型舷间加筋结构,即采用圆管来代替传统的T型加筋。首先开展带圆管型和T型加筋的双层圆柱壳远场水下爆炸试验,同时运用数值仿真方法分析圆管型加筋的抗冲击性能,试验和数值仿真结果吻合良好。结果表明：相对于T型加筋,圆管型加筋在水下爆炸作用下表现出不同的变形模式,即圆管的逐渐扁化;带圆管型加筋的双层圆柱壳结构加速度冲击响应峰值降幅达到40 %以上;圆管型加筋能够通过自身的变形在水下爆炸过程中吸收更多冲击能,同时使轻外壳和耐压壳的内能有所降低。因此,圆管型加筋比传统T型加筋具有更优的缓冲效果,可用于双层圆柱壳结构的缓冲和防护设计。     

水下覆盖层结构的声学特性分析

根据波动理论应用分层分析的方法得到了不同入射角度、不同背衬情况时声波在水下覆盖层结构中的吸声、反射系数以及透射损失等,并数值计算了不同入射角度下三种背衬条件下的透射损失,分析表明:声波垂直入射时透射损失性能最差;水背衬时水下覆盖层结构的透射损失低频时很小,中高频时急剧增加;单壳背衬低频时壳体本身起主要的吸收作用;中高频时水下覆盖层结构的吸收作用逐渐明显;双层壳背衬时其透射损失频响曲线出现谐振峰,削弱水下覆盖层结构的声学性能,总体来说,敷设非均匀结构要优于敷设均匀结构。     

刚性背衬条件下覆盖层弹性对水下爆炸冲击波载荷的影响规律

先前的研究求解夹芯结构水下爆炸响应时，认为与水接触的板为刚性，其纵向的弹性很少考虑。基于波动理论建立了考虑冲击波、流固耦合和空化一维理论模型求解具有不同刚度和厚度的弹性覆盖层的响应。理论模型通过有限元结果得到验证。开展了包括破水波和重构波的传播以及重构波前辐射的压力波的空化的形成、扩展过程的研究。并利用理论模型预测覆盖层阻抗和厚度对湿表面压力峰值和传递的冲量的影响。     

潜艇湿表面抗冲覆盖层压缩特性及抗冲击性能研究

针对在艇体湿表面敷设橡胶材料防护覆盖层能有效提高水下非接触性爆炸抗冲击性能,以潜艇水下爆炸抗冲击防护为背景,为解决潜艇湿表面覆盖层承压与抗冲间之矛盾,对六边形蜂窝抗冲覆盖层进行改进,开展潜艇湿表面抗冲覆盖层压缩特性及抗冲击性能研究。讨论钢片厚度及偏距对承压特性与抗冲击性能影响。分析结果可对潜艇湿表面抗冲覆盖层设计与研究提供参考。     

径向压力作用下夹层圆板自由振动理论解

基于小挠度薄板理论,建立径向均布压力作用下夹层圆板的振动控制方程。采用分离变量法导出夹层圆板的固有频率及振型解析式,计算径向均布压力作用下周边固支夹层圆板固有频率和振型,讨论径向均布压力和夹心层比率对固有频率的影响。研究表明夹层圆板的固有频率随径向压力增大而减小,临界压力随阶次的增大而增大;作用径向压力的夹层圆板固有频率随夹心层比率增大,先缓慢增大,到峰值后减小,该趋势与无径向压力时相同。     

水下爆炸载荷作用下加肋圆柱壳应变响应研究

采用加肋圆柱壳结构模型模拟潜艇结构,对其在水下爆炸冲击载荷作用下的响应过程进行试验研究。结果表明:采用应变测量的方法对结构进行模态分析是可行的;受附连水质量的影响,加肋圆柱壳结构的低阶湿模态频率较干模态频率显著下降;在爆炸载荷作用下,距离爆炸点越近结构承受的冲击作用越严重,越容易产生塑性破坏;应变的最大响应是冲击波载荷和一次脉动压力载荷共同作用的结果,第二次脉动压力对结构的动态应变响应贡献不明显。     

水下爆炸应力波在含声学覆盖层结构中的传播规律

 针对舰船的含声学覆盖层结构,对水下爆炸作用下应力波在该结构中的传播规律进行研究。采用二阶Godunov方法,建立水下爆炸应力波在多层介质中传播的计算模型,并与经典Taylor平板解析解进行对比验证;通过对不同工况下的应力波传播规律分析,获得边界条件、声学覆盖层厚度等参数对其影响规律,可为舰艇抗冲击设计、研究提供参考。     

简支圆板在冲击荷载作用下的塑性动力响应分析

采用双剪应力强度理论求解了拉压异性材料简支圆板在中等脉冲荷载作用下的动力响应问题，得出了塑性动力极限荷载、内力场和速度场。讨论了静力许可条件和运动许可条件。利用本文的解还得出了简支圆板在静力荷载作用下的极限荷载、内力场和速度场。研究结果表明，材料的拉压强度比对动力解的影响要大于对静力解的影响，所以，根据材料的不同，选择合适的强度理论，对于更好地发挥材料的强度潜力具有重要的意义。     

炸药的不完全起爆对其水下爆炸特性的影响

在2 m×2 m×2 m水箱中分别采用两种引爆方式对2.5 g、5 g和10 g圆柱形装药TNT进行了水下爆炸实验,得到了不同工况下冲击波和气泡脉动的压力时程曲线以及相应的气泡脉动过程.实验结果表明:使用电雷管对主装药进行引爆时,炸药并未完全起爆,冲击波峰值压力均小于经验公式计算得到的理论值,二者间平均误差为25.92...     

铝化炸药水下爆炸冲击波特性分析

采用一维流体动力学、与时间相关的JWL爆轰产物状态方程以及压力指数为1/6的反应速率方程,计算分析了铝化炸药水下爆炸冲击波特征参数对反应速率的依赖关系.结果表明,反应速率常数存在阈值,只有反应速率足够大,才能充分利用爆炸能量.根据铝粉粒度与反应速率常数的相关性,通过控制铝粉粒度可以设计不同的能量输出特性.     

两种含铝炸药水中近场冲击波传播规律研究

为揭示 RS211和 GUHL 两种含铝炸药水中爆炸近场冲击波的传播特性,采用高速扫描相机和阴影照相技术记录了近场冲击波沿柱形装药轴向的传播轨迹,结合 Rankine-Hugoniot 关系推算出了近场冲击波传播速度及阵面压力随传播距离的衰减规律,并与 TNT 炸药的结果进行了对比。同时,还结合近场冲击波的初始参数和Goranson 关系式计算出了炸药的爆压值。结果表明,初始冲击波阵面压力由大到小的顺序为 RS211、TNT、GUHL,在压力的衰减过程中,铝粉的反应使得冲击波的压力衰减速率得到降低,且 GUHL 炸药近场冲击波阵面压力的衰减最为平缓。     

静水压对加筋圆柱壳受水下爆炸冲击载荷作用的影响

应用有限元法，分析静水压对受水下爆炸载荷时的加筋圆柱壳体的变形及破坏模式的影响。通过对壳体结构及外部水域进行建模，并考虑流固耦合及空泡因素，模拟出结构受水下爆炸载荷及静水压力联合作用下的响应。通过比较有和没有外部压力时，不同冲击波下结构的破坏形式，得出外部水压对耐压结构受爆炸载荷时响应的影响。     

条形药包水下爆炸能量计算

文章根据流体动力学理论，采用当量药量处理方法，推导出无限长和有限长条形药包水下爆炸冲击波比能气泡波比能的计算公式，为条菜药包水下爆炸能量测试提供了理论依据。     

水下爆炸冲击波能的数值计算

在进行炸药配方设计时,冲击波能的计算是非常重要的.理想炸药水下爆炸的冲击波能流密度符合爆炸相似率.提出了方程中系数ζ和γ的计算公式,参数ζ和γ可以通过炸药的爆热、爆压和密度等近似计算.根据文献值拟合冲击波能随铝氧比的变化公式,可用来计算非理想炸药的冲击波能.计算结果与试验数据吻合较好.