结构参数变化对双层圆柱壳冲击响应的影响

为了研究潜艇结构在水下爆炸作用下的响应特点和潜艇结构参数变化对其冲击响应的影响,该文在大型有限元计算软件ANSYS/LS-DYNA环境中仿照潜艇结构设计了一个双层圆柱壳体,并对其在相同冲击因子、不同结构参数下的冲击环境进行仿真.以冲击加速度为主要数据,分析了改变内壳板厚、外壳板厚、肋骨尺寸、肋骨间距等结构参数对冲击响应的影响.通过引入各种无量纲化结构参数,得到了双层圆柱壳结构有利于抗冲击的结构参数取值范围,对潜艇抗冲击设计有参考价值.     

水下爆炸冲击载荷作用下潜艇冲击环境仿真研究

以某潜艇的基本结构图为基础,建立三维有限元模型,对潜艇结构的冲击环境进行数值实验研究.潜艇的冲击环境是考核潜艇生命力问题的关键.文中利用大型结构分析软件ANSYS/LS-DYNA计算了艇体在不同的炸药当量、不同的起爆位置时的冲击环境,分析了潜艇艇体结构在不同的工况下的冲击响应.通过对潜艇在遭受典型武器攻击后的冲击环境和冲击因子的研究,给出了加速度峰值在潜艇不同部位的分布规律.数据分析表明:潜艇结构的冲击响应峰值在潜艇的不同部位有着不同的趋势,非耐压壳体和耐压壳体之间的各类液舱起到了相当于防爆水舱的作用,使潜艇的冲击环境得到了改善.这对潜艇的抗爆抗冲击性能研究具有一定的参考价值.     

环肋双层圆柱壳外壳体隔冲性能研究

针对双层壳体结构外壳对水下爆炸的隔冲影响问题,进行了理论和模型试验研究.用简单平面波理论对双层壳体结构外壳在冲击波作用下的透射特性进行分析,提出了双层圆柱壳外壳透波公式.利用该公式计算的结果与试验结果吻合良好.同时,计算结果表明透波率和透射波能随着外壳板厚的增加而呈指数衰减,而透射波比冲量变化不大.双层圆柱壳小模型水下爆炸试验研究结果表明,透射波峰值压力最多下降到了直达波峰值的66.7%,因此,外壳的厚度对于双层壳体结构的隔冲性能是一个非常重要的因素.     

弹体侵彻夯土靶加速度测试记录仪的研究

对弹体侵彻夯土靶加速度测试记录仪进行了研究,分析了内部测试存储电路的设计原理,提出了一种中薄壁厚型防护外壳,设计了精确确定泡沫铝缓冲厚度的试验方法.针对应力波作用下防护外壳的屈曲和泡沫铝缓冲性能不足导致内部电路模块冲击断裂的典型失效模式,通过ANSYS/LS-DNYA对记录仪抗冲击结构性能进行了分析.经计算,防护外壳半径为29 mm,厚度3 mm,泡沫铝厚度23 mm的抗冲击防护结构理论抗冲击能力为43 000 g.在实弹侵彻夯土靶试验中,测得冲击加速度峰值为20 300 g,在此冲击下记录仪壳体结构稳定,内部电路工作正常.     

潜艇结构水下爆炸动态响应仿真研究

为了研究潜艇结构在水下爆炸作用下冲击响应的规律,以某潜艇为例,用冲击因子设置 30个工况,利用ABAQUS软件对潜艇结构进行数值计算.运用冲击谱方法处理结构上各部分的冲击加速度时历数据,得到各部分整体的平均谱速度响应随爆距变化曲线和随冲击因子的变化曲线.对结果的分析表明:运用冲击因子来描述潜艇冲击环境具有一定的可行性,各部分结构整体响应在等冲击因子下,改变爆距并没有明显变化;在等爆距情况下,结构冲击响应随冲击因子呈线性上升趋势变化.     

轴向退磁线圈作用下潜艇壳体磁化状态分析

为了研究潜艇外部轴向退磁线圈对壳体的磁化作用,将现代潜艇的耐压壳体和非耐压壳体等效为双层薄钢壳回转体,采用一维积分方程法建立了潜艇壳体轴向非线性磁化数学模型。分析了潜艇壳体在轴向退磁线圈作用下的磁化状态,计算得到了潜艇内部和外部磁场值。计算结果表明:潜艇壳体对退磁线圈磁场具有约20%~30%的衰减作用,潜艇壳体内部磁场达到了铁磁材料矫顽力水平;潜艇外部近场(距离10 m)达到了铁磁材料矫顽力的约1/4,能对其他铁磁物体磁性产生明显影响;潜艇外部远场(距离50 m)已衰减得较弱,仅有地磁场水平的1/20左右,对其他铁磁物体磁性不再产生明显影响。     

功能梯度材料浅壳结构在弹性冲击下的动态响应分析

研究一个以功能梯度材料构成的浅壳体结构在受到弹性冲击后的动态响应.根据冲击方向的不同将问题分为浅球壳冲击问题与浅凹壳冲击问题.采用Mori-Tanaka法则得到功能梯度壳的局部属性分布;运用一般三阶剪切变形理论,结合Von-Karman方程和哈密顿原理得到壳体在冲击下的运动控制方程;使用有限差分法和Newmark法对问题进行离散,再采用有限迭代法求得问题的解,最后得到功能梯度壳在弹性冲击下的响应.对比功能梯度浅凹壳和浅球壳的响应结果,数值结果表明功能梯度浅凹壳表现出更好的抗冲击性能.     

水下爆炸时舰船冲击环境与冲击因子的关系

对舰船在遭受典型武器命中后的冲击环境及冲击因子的研究,是考核舰船生命力问题的重要组成部分．为了提高舰船的抗冲击性能,结合大型有限元动力分析软件LSDYNA对某型舰进行了数值仿真实验研究,计算了典型武器的攻击对全船的加速度的响应,并给出了冲击响应(加速度)的统计规律以及对冲击因子进行了分析．数据分析表明：冲击响应(加速度)峰值基本上符合Weibull分布,并且炸药当量的变化以及爆炸位置的不同对冲击响应会产生不同的影响．这对于整个舰船的生命力研究有着重要的意义．     

大型复杂舰船设备抗冲击动态特性研究

舰船设备的抗冲击能力,对提高舰船生命力和战斗力具有十分重要的影响.采用实体建模技术,建立某舰用主汽轮机组有限元模型,并在时域上分别从垂向和横向对其进行冲击加载.冲击载荷采用将冲击输入谱转换为i角形变化历程的加速度载荷.通过对计算结果的对比分析,总结了主汽轮机组结构对加速度冲击载荷的动态响应特性,并发现主汽轮机组结构对加速度冲击载荷的动态响应特性与冲击载荷的峰值、脉宽以及加载方向由密切关系.所得结论对开展舰船设备抗冲击方面的研究提供了一定参考.     

双层壳体内壳外刻槽对破片成型的影响

针对破片杀伤弹内层壳体外刻槽的双层壳体结构,利用LS-DYNA有限元分析软件对比分析了内壳刻槽参数对外壳破裂成型的影响。结果表明,同种工况下,U形刻槽和梯形刻槽内壳聚能装药结构外层壳体破碎成型优于V形槽,且在刻槽角度为45°和50°工况下,内壳梯形刻槽结构使外层壳体破片总动能最大;内壳的厚度、相对刻槽深度和刻槽角度均会影响该结构外层壳体破片成型,且内壳厚度影响最大,刻槽角度次之,相对刻槽深度最小;内壳厚度在1 mm～3 mm区间内,装药结构外层壳体破碎成型效果存在最优值,且装药直径为40 mm时,内壳最佳厚度为2 mm。     

圆筒结构水下爆炸数值实验研究

采用大型有限元计算软件ANSYS／LS－DYNA对圆筒结构水下爆炸进行数值实验研究，对流场边界的约束进行讨论，并提出人工边界在确定边界约束上的应用。数据实验的计算结果与海军工程大学的圆筒结构水下爆炸的试验数据进行对比分析，得出用在一定范围内ANSYS／LS－DYNA有限元计算软件计算水下爆炸是可行的。     

大空间柱壳结构爆炸动力响应的Ritz-POD数值模拟

应用ANSYS/LS-DYNA建立大空间柱壳结构在内爆炸荷载作用下的数值模拟实验,在验证模型及参数选取的正确性及可靠性的基础上,建立了大空间柱壳结构在内爆炸作用下进行动力响应计算的合适模型。将Ritz振型叠加法与POD法结合,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱面网壳结构在内爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行了数值模拟计算与分析,研究了矢跨比和爆炸点位置等因素对结构动力响应的影响。结果表明,计算模型适合于大空间柱壳结构的爆炸动力响应分析,矢跨比大的结构防（抗）爆炸冲击波的能力较强。偏心爆炸比中心爆炸对大空间结构构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利,设计中应更注重支座附近和边跨结构的防爆能力。     

防爆墙设置对单层球面网壳结构抗爆性能的影响

为获得防爆墙设置下大跨网壳结构的抗爆性能,采用ANSYS/LS-DYNA分析软件,首先对设置防爆墙时爆炸冲击波的传播规律进行了有限元模拟和试验结果验证,从而确定流固耦合算法数值模拟的适用性;建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉和屋面板的40 m跨度K8型单层球面网壳在外部爆炸荷载作用下的精细化有限元模型,提取结构在设置防爆墙时的动力响应结果,考察了防爆墙高度、位置和网壳矢跨比对结构动力响应的影响程度,总结了防爆墙及结构参数对冲击波绕流效应及冲击波在防爆墙与建筑物间反射效应的影响规律,提出存在"防爆墙危险高度"情况并给出具体数值,为指导大跨网壳结构合理的抗爆防御设计提供参考依据.     

接触爆炸荷载下长江隧道的动力响应分析

以武汉长江隧道为工程依托,运用ANSYS/LS-DYNA软件对盾构隧道行车道板上不同孔径炸药的4种爆炸工况进行模拟计算,分析各工况荷载爆炸时盾构隧道衬砌结构底板、顶板和左右侧帮各部位的位移、加速度和最大主应力分布状况,探明了盾构隧道内接触爆炸荷载下衬砌结构的动力响应规律,找出了隧道衬砌结构最易破坏的部位。该研究可为盾构隧道抗爆设计提供理论参考。     

水下爆炸载荷作用下圆筒的可靠性研究

为了研究板壳结构系统在爆炸载荷作用下的可靠性问题,基于响应面法(RSM)和有限单元法(FEM)计算了圆筒结构在水下爆炸载荷作用下的可靠性指标.将炸药参数和结构材料参数作为基本随机变量,然后利用有限元数值模拟得到试验点上的结构动响应;通过回归分析拟合出结构动响应函数,并在此基础上建立了圆筒结构功能函数;最后以验算点法计算了圆筒结构的可靠性指标.最终的可靠度计算结果表明了该方法的可行性,并为工程应用提供了有益的参考价值.     

盾构隧道管片接头在内爆炸作用下的动力反应

为了研究盾构隧道管片接头在内爆炸作用下的动力反应特点,基于显式动力分析软件LS-DYNA程序,以典型地铁区间盾构隧道为例,建立了考虑管片-管片、管片-螺栓及管片与周围土体界面接触效应的三维计算模型,研究了盾构隧道在内爆炸冲击荷载作用下的破坏机理,揭示了管片和连接螺栓的破坏特征。计算结果表明,提高连接螺栓强度和延性可改善盾构隧道的抗爆特性。