水面舰船设备冲击环境与结构抗冲击性能研究论文(PDF 165页)

图 1.1 船体板架示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 12
图1.2 蜂窝型夹层板架的示意图⋯ 12
图1.3 内充轻型材料方形肋骨结构示意图⋯ 13
图2.1 爆轰波阵面示意图 18
图2.2 典型水下爆炸冲击波和脉动压力波形 22
图2.3 冲击波传播情况图 22
图2.4 冲击波压力的时间历程⋯⋯ 23
图2.5 气泡脉动过程图⋯ 24
图2.6 炸药有限元模型⋯ 27
图2.7 压力和密度分布曲线⋯⋯⋯ 28
图2.8 爆轰波压力变化时序图⋯⋯ 29
图2.9 计算水域有限元模型⋯⋯⋯ 29
图2.10 冲击波传播时序图 30
图2.11 气泡的第一次脉动（膨胀-压缩）过程图⋯⋯⋯ 31
图2.12 水面飞溅现象的数值仿真图32
图2.14 不同网格尺度下冲击波波形比较图⋯ 34
图2.15 水的等熵状态方程与多项式状态方程比较⋯⋯ 35
图2.16 浅层水中不同水底介质条件爆炸几何构形炸几何构形⋯ 37
图2.17 不同水底条件时水中冲击波压力曲线 38
图3.1 普通耦合法示意图 42
图3.2 ALE 耦合法耦示意图⋯⋯⋯ 42
图3.3 A 舰有限元模型⋯ 44
图3.4 1/4 水域的有限元模型⋯⋯ 45
图 3.5 炸药模型 45
图3.6 A 舰的流固耦合模型⋯⋯⋯ 46
图3.7 水域边界条件示意图⋯⋯⋯ 46
图3.8 A 舰典型部位位移响应图⋯ 47
图3.9 外壳上中心点位移随爆距变化曲线⋯ 48
图3.10 外壳上中心点位移随炸药量变化曲线 48
图3.11 A 舰典型部位速度响应图⋯ 49
图3.12 外壳上中心点速度最大值随爆距变化曲线⋯⋯ 49
水面舰船设备冲击环境与结构抗冲击性能研究
XII
图3.13 外壳上中心点速度最大值随着炸药量的变化曲线⋯⋯⋯ 50
图3.14 A 舰典型部位速度响应图加速度响应图⋯⋯⋯ 51
图3.15 外壳上中心点的加速度最大值随着爆炸距离的变化曲线 52
图3.16 外壳上中心点加速度最大值随着炸药量的变化曲线⋯⋯ 52
图3.17 全船不同时刻应力分布图⋯ 52
图3.18 不同海底条件下A 舰外板中心测点位移响应比较图⋯ 53
图3.19 不同海底条件下A 舰外板中心测点速度响应比较图⋯⋯ 53
图3.20 不同海底条件下A 舰外板中心测点加速度响应比较图⋯ 53
图3.21 爆炸方位及角度示意图⋯⋯ 54
图4.1 冲击谱示意图⋯⋯ 58
图4.2 爆距30m、300kgTNT 下A 舰重点部位的冲击响应谱示意图⋯⋯⋯ 62
图4.3 爆距15m、300kgTNT 下A 舰重点部位的冲击响应谱示意图⋯⋯⋯ 69
图4.4 爆炸冲击因子各物理量示意图⋯⋯⋯ 73
图4.5 参数a 随爆炸冲击因子变化趋势⋯⋯ 75
图4.6 参数b 随爆炸冲击因子变化趋势⋯⋯ 75
图4.7 参数a v 随高度变化趋势⋯⋯ 77
图4.8 参数b v 随高度变化趋势⋯⋯ 77
图5.1 计算水域及船体有限元模型 84
图5.2 炸药计算方案⋯⋯ 84
图5.3 船体结构变形效果图⋯⋯⋯ 84
图5.4 甲板变形图⋯⋯⋯ 87
图5.5 横向骨架示意图⋯ 87
图5.6 横向骨架变形图⋯ 88
图5.7 舱壁变形图⋯⋯⋯ 89
图5.8 底部结构变形图⋯ 90
图5.9 局部结构变形模式示意图⋯ 91
图5.10 能量吸收曲线(A 方案)⋯⋯ 92
图5.11 能量吸收曲线(B 方案)⋯⋯ 92
图5.12 传统双层底部结构示意图⋯ 96
图5.13 新型抗冲击双层底部结构节点详图⋯ 97
图5.14 新型抗冲击双层底部结构有限元模型 97
图5.15 水域和结构的位置关系图⋯ 98
图5.16 4.4 毫秒时刻圆管结构外底板的变形和应力情况图⋯⋯100
XIII
图5.17 新型抗冲击双层底部结构各构件变形能情况图⋯⋯⋯100
图5.18 传统结构内底板中心加速度⋯⋯⋯102
图5.19 半圆管结构内底板中心加速度⋯⋯ 102
图5.20 泡沫材料屈服准则⋯⋯⋯ 103
图5.21 船底半圆管纵桁中填充泡沫图⋯⋯104
图5.22 内底板特征点加速度时历曲线⋯⋯106
图5.23 10ms 时刻内底板变形云图⋯⋯⋯107
图5.24 10ms 时刻整个底部板架变形云图⋯107
图5.25 10ms 时刻泡沫（FOAM）变形图⋯⋯ 108
图5.26 线性及渐硬型隔冲器的刚度特性⋯109
图5.27 03-073 型钢丝绳隔振器静态负载—变形特征曲线⋯⋯109
图5.28 帽形纵桁双层底及单层隔冲系统110
图5.29 带围壁的双层底及隔冲系统模型⋯110
图5.30 水域与结构关系模型变形图⋯⋯⋯ 111
图5.31 传统与半圆管形纵桁双层底外底板3ms 时刻变形图⋯⋯112
图5.32 半圆管纵桁结构形式双层底基座及设备上特征点速度、加速度时历曲线图113
图5.33 浮筏隔冲系统示意图⋯⋯114
图5.34 双层隔冲系统与单层隔冲系统加速度响应比较图⋯⋯114
图6.1 半圆型结构模型设计加工尺寸图⋯⋯119
图6.2 模型实物图⋯⋯⋯119
图6.3 爆炸试验水池情况120
图6.4 水下爆炸测试系统示意图⋯120
图6.5 0.1kgTNT 不同爆距时爆炸现象⋯⋯121
图6.6 爆距3.16 米时的冲击波压力试验曲线122
图6.7 爆距3.16 米时的仿真计算冲击波压力曲线⋯⋯122
图6.8 冲击波压力试验实测曲线图122
图6.9 传统纵桁双层底内底板基座上的加速度响应试验值⋯⋯123
图6.10 传统双层底模型双层隔振后设备上的加速度响应试验值⋯⋯⋯124
图6.11 帽形纵桁双层底内底板基座上的加速度响应试验值⋯124
图6.12 半圆管形纵桁双层底内底板基座上的加速度响应试验值⋯⋯⋯124
图6.13 钢丝绳双层隔振系统及电机设备模型⋯⋯⋯125
图6.14 双层底结构模型、帽形双层底结构模型及半圆管形双层底结构模型底部变形
测点布置图⋯⋯126
..............................