水下爆炸条件舰船舱段局部强度仿真试验研究

以某舰船为例进行水下非接触爆炸数值仿真试验,通过典型舱段局部强度仿真试验考核舰船结构的抗爆抗冲击能力。采用Geers and Hunter模型计算水下爆炸载荷的冲击波压力,并且在考虑流固耦合问题的基础上,采用ABAQUS软件中的结构计算模块计算船体结构响应,对舰船局部强度校核评估。在不同舱段结构位置进行了不同冲击因子的水下爆炸数值试验,得到了主要船体舱段结构的动响应,并对舰船舱段结构局部强度进行抗冲击评估。仿真试验结果对于开展舰船结构局部强度的抗冲击评估具有重要意义。     

水面舰艇非典型安装设备冲击环境特征

非典型安装设备在水下爆炸冲击作用下冲击环境特征,与一般垂直、悬挂、侧挂设备不同,利用有限元软件结合子模型方法,研究了水下爆炸载荷作用下非典型安装设备冲击环境特性.以相控阵雷达阵面作为研究对象,分析设备安装形式对非典型安装形式设备的冲击输入及冲击响应的影响,提出了阵面结构及内部元器件抗冲击设计载荷建议,旨在为水面舰艇非典型安装设备抗冲击设计及评估提供参考.     

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．     

金属丝网橡胶隔振系统冲击响应

为研究冲击载荷下金属丝网橡胶隔振系统耗能缓冲机理,在线性系统冲击响应理论基础上,结合金属丝网橡胶非线性力学特性,推导了金属丝网橡胶隔振系统冲击加速度响应最大值的近似计算公式。对金属丝网橡胶隔振器进行冲击试验,研究了冲击载荷、相对密度及负载质量对金属丝网橡胶隔振系统抗冲击力学性能的影响,并将理论计算结果与试验结果进行比较研究,分析了误差产生的原因并确定了公式的适用范围。     

碳纤维织物增强复合材料的冲击响应特性

采用一维平面应变加载实验技术及拉氏分析方法 ,研究了二维碳纤维织物增强复合材料在高速冲击载荷作用下的宏观动态响应特性 ,得到了该材料在高速冲击载荷作用下流场内应力σ ,质点速度u ,密度 ρ ,应变ε ,及应变率ε· 等参量随时间及空间的变化规律 ,获得了该材料较全面的宏观动态力学响应信息 .结合冲击动力学理论 ,对该材料在高速冲击载荷作用下的响应特征进行了分析和讨论     

水面舰船的冲击环境与相关参数分析

对水面舰船的冲击环境研究是考核舰船生命力问题的重要组成部分.结合大型有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA对某3种不同的排水量、不同类型的水面舰船进行了数值实验研究,分析了不同水下非接触爆炸时,水面舰船船底结构冲击加速度峰值随排水量等参数变化的趋势,为水面舰船生命力评估提供了一种便捷的输入冲击环境.通过数据分析表明:水面舰船底部冲击加速度峰值与排水量、水线面有效承载面积.药包重量、爆心距船体外表面最短距离等参数有关.在对水面舰船冲击环境进行数值分析时,可以参照水面舰船的相关参数合理给出加速度的变化趋势,为舰船抗爆抗冲击分析提供一定的基础.     

双层壳结构抗冲击性能仿真研究

对潜艇结构冲击响应(加速度)的分析可以评价结构的抗冲击能力并为提高结构抗冲击性能提供依据.以某潜艇的结构和型线为基础,利用大型有限元计算软件ANSYS/LS DYNA计算了双层壳结构在改变外层壳体(简称外壳)及内层壳体(简称内壳)的厚度时的冲击环境,分析了双层壳结构在不同工况下的冲击响应,讨论了外壳和内壳对双层壳结构冲击环境的影响.通过数据分析表明:在改变外壳及内壳板厚的情况下,外壳及内壳的冲击响应(加速度)近似服从威布尔分布,内部结构的冲击响应近似服从正态分布;在同一冲击因子下,改变外壳板厚和内壳板厚对结构各部分的冲击响应影响不同.这对于潜艇的抗爆炸抗冲击分析及合理的结构形式具有重要意义.     

近场脉动气泡作用下船体梁模型动响应试验研究

水中兵器在舰船附近爆炸时,爆炸气泡对船体结构的整体毁伤作用不能忽视.将炸药置于船体梁模型中部正下方爆炸,通过改变爆距来研究船体模型在近场脉动气泡作用下的动态响应特性.利用高速摄影技术观察模型在气泡作用下的运动过程.结合应变和加速度测量数据,定量分析了模型的总体振动响应.试验发现:近场作用下,气泡脉动压力对结构的冲击作用明显;在大气压和气泡内压力作用下,试验模型受到向下的分布载荷,被叠加一中垂弯矩,爆距越小.此中垂弯矩越大.     

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.     

利用实验和数值结合的方法测量镁合金AZ91动态断裂韧性

利用Hopkinson压杆实现镁合金AZ91三点弯曲断裂试件的动态加载,基于傅里叶变换和VC++面向对象的程序设计方法修正了加载应力波在传播过程中的弥散效应,同时扣除了附加加载杆楔形头惯性效应对加载波的影响。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对三点弯曲试样在冲击载荷下的动态响应进行了分析,采用虚拟裂纹闭合技术求得动态应力强度因子时程曲线,依据监裂应变计测试信号,换算起裂时间,确定对应于动态应力强度因子时程曲线的值,即为镁合金AZ91的动态断裂韧性。本文提供的实验和有限元数值计算相结合获得镁合金断裂韧性的方法为镁合金构件抗冲击设计和动态载荷作用下结构的安全评定提供依据,也拓宽了Hopkinson压杆实验技术在测试材料动态断裂韧性方面的应用范围。     

基于ABAQUS软件的舰船水下爆炸研究

通过数值手段研究水下爆炸气泡脉动载荷作用下的舰船船体总强度.文中应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受水下爆炸气泡脉动载荷作用的总体响应;通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、给定深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线;并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计入波浪载荷的影响,对相关理论研究和工程计算有一定参考价值.     

水下爆炸气泡与波浪载荷联合作用下的船体响应

应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法模拟分析了舰船受爆炸载荷作用的整个过程,包括冲击波载荷作用和气泡脉动引起的脉动载荷作用.通过大量的数值模拟计算,分析和总结了药包在舰船附近以不同位置、不同深度、不同装药量爆炸时气泡脉动载荷对船体总纵强度的影响,得出了一些有规律性的曲线,并校核了典型工况下气泡脉动载荷以及气泡脉动载荷和波浪载荷联合作用下船体的总纵强度.计算结果表明:校核船体在气泡脉动载荷作用下的总纵强度的同时必须计人波浪载荷的影响,该结果对相关理论研究和工程计算具有一定参考价值.     

风雨场中舰船桅杆动力学特性研究

当舰船在风雨天气中航行时,桅杆的流场环境发生变化,为了确定此时桅杆所受流体载荷,应采用气液两相流的分析方法.利用计算流体力学软件进行数值模拟,研究了风雨场中桅杆受到的定常和脉动载荷以及流体绕流后漩涡的脱落形式,分析了在不同雷诺数和不同攻角的条件下,定常压力、脉动压力和斯特劳哈尔数的变化趋势,并与单相流的分析结果进行对比.通过分析发现,由于雨滴的加入增强了水流的扰动,风雨场条件下桅杆动力学特性发生了变化.     

水下爆炸气泡射流现象的试验研究

水下爆炸气泡塌陷产生的射流载荷会对舰船结构造成严重地毁伤,而射流现象又十分复杂.为研究水下爆炸气泡射流的产生条件以及载荷形式,文章设计了一系列的试验,通过高速摄影观测气泡运动过程,同时利用压力传感器对气泡周围的压力场进行记录.将试验结果与经典的Blake判断准则进行了比较分析,提出了气泡产生冲向靶板的射流条件.同时通过对试验中测量到的压力-时间曲线进行分析,可以看出射流的产生对气泡载荷的压力、冲量、能量都产生了很大影响,从能量的角度提出射流现象将使气泡能量集中,并对其正前方结构可能产生更大的毁伤.在分析试验结果的基础上分析了射流产生的机理,得到了不同引力和浮力方向情况下的射流形成条件和射流形成的载荷形式,为舰船结构抗爆研究提供参考.     

浅表地层缺陷的动力探测技术

为了对浅表地层缺陷进行探测,本文将以往对材料特性的反演,扩展到对浅层地表空洞缺陷的反演,并采用遗传算法作为反演优化算法,在时域下建立路面结构动态反演的方法,并编制了动力反演程序.在对地表下既有空洞的情况进行正演模拟的基础上,对在不同工况下空洞位置和大小进行了模拟反演分析和工程试验分析.通过对理论数据和实测数据进行分析,验证了反演程序的合理性和有效性.结果表明：利用动力对浅层地表空洞缺陷（大小、位置等）探测具有一定的适用性,为检测浅层地表缺陷提供了新的技术路径.     

三种脉冲荷载作用下脆性材料层裂现象分析

介绍了三种典型脉冲荷载下的层裂现象 ,对多层层裂厚度变化趋势作出了判断 .对于矩形脉冲 ,不会有多层层裂 .对于按线性衰减的三角形脉冲 ,裂片厚度逐次相同 ;对于按指数衰减的三角形脉冲 (0 1) ,裂片厚度逐次减小 .     

钢筋混凝土板在爆炸荷载作用下的破坏模式分析

目的更精确的界定和证明钢筋混凝土板在不同峰值压力、不同作用时间的爆炸荷载作用下发生的破坏模式变化的规律．方法采用有限元软件Abaqus对钢筋混凝土板的破坏模式进行分析，并考虑了钢筋混凝土的应变率效应．结果Abaqus的数值模拟结果显示，钢筋混凝土板在4种不同峰值压力、不同作用时间的爆炸荷载作用下会发生弯曲和剪切两种不同的破坏模式．结论钢筋混凝土板在相同强度的脉冲压力作用下会发生不同的破坏模式，随着峰值压力的增加与作用时间的减小，破坏模式逐渐由弯曲破坏转变为剪切破坏．爆炸峰值压力较小，作用时间较长时钢筋混凝土板主要发生板边缘和板中部的弯曲破坏：而在爆炸峰值压力较大，作用时间较短时主要发生支撑处的剪切破坏．     

多级金字塔夹芯结构的抗冲击及吸能性

讨论了有着相同重量的一阶和二阶金字塔点阵结构在冲击载荷作用下的抗冲击和吸能性.用有限元分析软件ABAQUS建立了一阶金字塔芯体夹芯结构和二阶金字塔芯体夹芯结构在冲击载荷作用下的三维有限元模型,分析了在冲击载荷下有着相同相对密度和相同体重的两种芯体结构的位移与加载时间的关系,比较了两种芯体结构随着无量纲冲量和相对密度增加时的抗冲击能力,并分析了夹芯结构的吸能机理及两种芯体结构的吸能能力.结果表明,两种芯体结构中储存内能的80%以上均来源于塑性能释放.随着无量纲冲量的增加,两种芯体结构的吸能率在增加,二阶金字塔芯体结构在无量纲位移趋于平缓后其吸能率和抗冲击性能与一阶金字塔芯体结构相接近.     

Dynamic impedance of piles in visco-elastic material considering axial loads

The dynamic impedance function of pile in visco-elastie material considering axial loads under lateral dynamic force was analyzed, and the beam dynamic differential equation was used to induce the dynamic impedance function. After analyzing the edge conditions, the dynamic impedance functions were deduced. Contrasted with the result that does not consider axial loads, the axial loads have obvious influence on the dynamic impedance function.And the results show that the dimensionless prarmeter of the dynamic impedance will change from 6 % to 9 % when considering axial loads, and dimensionless prarmeter of the dynamic impedance of the coupling horizontal-sway will increase by 31 %.     

声固耦合方法在舰船水下爆炸中的应用

文章旨在探讨用声固耦合算法模拟舰船水下爆炸是可行的.该文应用国际上通用的有限元程序ABAQUS中的声固耦合算法对舰船几种典型的水下爆炸模型进行了计算和分析,总结和分析了采用声固耦合算法进行水下爆炸数值模拟分析时应注意的方法和技巧,并把部分计算数据和实测数据进行对比分析,结果表明:运用数值分析的手段可以比较真实地模拟舰船水下爆炸的实际,计算结果与实测数据基本吻合,可以满足工程要求.对与水下爆炸相关的工程计算有一定参考价值.