不同水深水下爆炸载荷作用下多孔覆盖层有效厚度工程估算方法

针对芯层为塑性多孔材料的抗冲覆盖层在深水非接触爆炸载荷作用下的有效厚度开展了理论研究。建立了完整的考虑覆盖层大变形、流固耦合效应、空化效应及静水压力作用的理论模型,用以求解覆盖层的有效厚度。分析了冲击环境变化及覆盖层参数变化对有效厚度的影响,得到了覆盖层有效厚度估算公式。研究结果为多孔覆盖层用于深水爆炸冲击防护的设计提供了工程估算方法。     

多孔覆盖层水下爆炸流固耦合分析

针对芯层为塑性多孔材料的抗冲覆盖层在水下非接触爆炸载荷作用时的流固耦合问题开展了理论研究。依据塑性冲击波理论求解覆盖层的动态压缩;采用改进的Taylor板理论求解流体与覆盖层的耦合作用;并以空化理论求解流体空化的传播及空化溃灭的二次加载过程,建立了完整的考虑覆盖层大变形、流固耦合效应及空化效应的理论模型。研究结果揭示了塑性多孔覆盖层在水下爆炸作用时的流固耦合及空化效应的影响。     

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。     

舰船柔性抗冲覆盖层抗爆机理研究

如何有效提高舰船受到水下爆炸时的生存能力是舰船设计需要考虑的重要环节。舰船柔性抗冲覆盖层技术通过在舰船水线以下的船体外板敷设具有柔性吸能特性的覆盖层来削减水中冲击波载荷并减缓船体结构的爆炸响应,已被试验证明能有效提高全船的爆炸防护能力。本报告围绕舰船柔性抗冲覆盖层对水下爆炸载荷的抗爆机理,从水下爆炸载荷特征、柔性覆盖层瞬态大变形机制、流固耦合面空化起始、扩展及闭合过程以及由此引起的冲击载荷加载机制等方面,给出了相应的理论建模、分析与试验研究工作,解释了柔性抗冲覆盖层抗爆作用机理,在此基础上给出了影响抗冲覆盖层防护效能的主要特征参数,研究结果为柔性抗冲覆盖层的全船敷设设计提供了理论支撑。     

泡沫铝在油气爆炸荷载作用下的吸能减冲击性能

针对油气爆炸防护薄弱的现状,基于爆炸荷载作用下单自由度阻尼系统动力响应的理论,提出利用泡沫铝优良阻尼性能降低板在油气荷载作用下的动力响应的方法,并利用数值仿真分析了在板前增加泡沫铝与增加橡胶2者对板动力响应衰减程度的优劣及影响泡沫铝衰减油气类爆炸冲击波的影响因素.研究显示:将泡沫铝应用到油气类爆炸防护中是可行的,能有效...     

计及静水压力影响的加筋圆柱壳塑性损伤程度预报

针对潜艇在水下爆炸载荷作用下各部位受损程度不同,选局部典型舱段结构将其简化成两端刚固的理想刚塑性加筋圆柱壳动力学模型。用动量守恒原理忽略圆柱壳轴向力作用,获得新型快速计及静水压力作用的加筋圆柱壳典型舱段典型位置塑性大变形理论计算方法。将理论计算结果与有限元仿真及试验结果进行对比,证明此动力学模型能对计及静水压力时不同冲击波作用下的加筋圆柱壳结构动塑性损伤程度进行预报。     

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。     

泡沫铝夹芯圆筒抗爆性能研究

在验证了所用方法有效性的基础上,采用有限元软件LS-DYNA分析了重量相同、由A3钢和闭孔泡沫铝制成的夹芯圆筒与由A3钢制成的实体圆筒在3种不同爆炸载荷作用下的动力响应,同时分析了5种不同夹芯圆筒的抗爆性能。结果表明,在相同爆炸载荷的条件下,无论是在变形还是在能量吸收方面,夹芯圆筒都优于相同重量的实体圆筒;对于夹芯圆筒,内面板厚度应不大于外面板厚度,这样能在降低夹芯圆筒整体变形的同时发挥泡沫铝芯层的吸能优势。     

弹性泡沫夹芯结构的水下爆炸响应分析

针对芯层为弹性泡沫的一维夹芯结构受远场水下非接触爆炸时的响应问题进行了理论建模分析。采用集中质量法描述芯层的动态非线性大变形,用分段模型描述了考虑冲击波入射、流体空穴、二次加载及结构回弹等一系列过程的流固耦合因素,并通过求解联立微分方程组最终得到结构的爆炸响应。分析结果同纯有限元计算结果对比表明,所提出的算法具有良好的精度,同时在计算效率上有大幅的提高。     

敷设不同覆盖层圆板结构水下抗爆响应特性

在舰船壳体湿表面敷设柔性覆盖层是一种能有效提高其抗冲击性能的方法。多孔蜂窝覆盖层受爆炸冲击波载荷作用后胞元孔壁易于压溃,有效地分散冲击波能量,大幅度减少响应前期阶段的入射冲量,屈曲变形会吸收大量能量。水下爆炸试对于揭示模型的抗冲击机理起着重要的作用。总结对敷设不同覆盖层-圆板结构的水下爆炸响应特性的试验研究。考察有无柔性覆盖层对结构响应的影响,同时解释水下冲击波、气泡对柔性覆盖层的作用过程及覆盖层的抗冲机理。     

泡沫铝夹芯结构在油气爆炸荷载作用下的抗爆性能试验研究

为研究泡沫铝夹芯结构对油气爆炸冲击波的衰减性能及影响其性能的因素,设计一种试验测试系统。在模拟坑道内,点燃混合均匀的油气混合物获取爆炸荷载,并通过调节油气浓度比例来控制爆炸荷载大小,对油气爆炸荷载作用下泡沫铝夹芯结构的防护性能进行定量分析。结果表明,当泡沫铝芯层厚度≥10 mm时,泡沫铝夹芯结构对油气爆炸冲击波的衰减效果优于实体金属结构;泡沫铝夹芯结构对油气爆炸冲击波的衰减效果随芯层厚度的增加而提升,但衰减效率呈逐渐减小趋势,试验得出的芯层最优厚度下限为16 mm。     

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。     

金属薄板与加筋板爆炸冲击响应研究进展

综述了爆炸冲击载荷作用下金属薄板与加筋板塑性动力响应研究新进展。评述了近距离/接触爆炸实验加载方法及确定冲击波载荷的近似理论和数值方法,介绍了爆炸冲击载荷作用下金属薄板与加筋板失效模式、塑性变形和起裂与破口的研究进展,指出了需要进一步研究的问题。     

水下非接触性爆炸下分层圆孔覆盖层动响应及抗冲击性能研究

在舰船湿表面敷设橡胶材料防护覆盖层是应用广泛且能有效提高水下非接触性爆炸抗冲击性能的方法。以舰艇的水下抗冲击防护为背景,借鉴功能梯度材料的概念,对四种分层圆孔蜂窝覆盖层在水下非接触性爆炸作用下的动响应及抗冲击性能做了研究。先利用不同的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模型,讨论冲击波压力幅值、胞元大小、排布对响应特点和抗冲击性能的影响。研究结果对水下非接触性爆炸下该覆盖层的抗冲击性能和机理认识有一定指导作用,为新型防护覆盖层的选用和进一步优化设计提供参考。     

泡沫铝芯三明治板材U型弯曲成形试验研究

研究了泡沫铝芯三明治板材U型弯曲工艺,建立了冲压弯曲试验系统,给出了泡沫铝芯三明治板材弯曲变形模式和载荷位移曲线。综合运用试验、塑性力学理论分析了三明治板材冲压弯曲宏微观协调变形机制,以及泡沫铝三明治板材冲压成形板面-泡沫铝芯间界面剥离、圆角半径处过度减薄、泡沫铝芯剪应力裂纹等主要成形缺陷。探讨了压边力和冲压成形板厚的控制规律。     

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。     

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。     

蜂窝点阵-陶瓷复合装甲在联合载荷下的动态力学行为EI北大核心CSCD

为了探究具备抗多发弹打击的蜂窝点阵-陶瓷复合装甲在冲击波与破片联合载荷下的防护性能,改善当前防护装甲基于破片或爆炸冲击波单一载荷开展结构设计的不足。通过泡沫铝-弹丸复合弹模拟联合载荷,采用有限元模拟,研究蜂窝点阵-陶瓷复合装甲在联合载荷作用下的结构动态响应与毁伤机理,明确速度差和预变形两种协同作用机制;进一步研究联合载荷中爆炸冲击波与破片抵达先后顺序与抵达时间差对复合装甲防护性能的影响。最终,进行参数化研究,讨论蜂窝点阵-陶瓷复合装甲中,不同子结构关键几何参数对防护性能的影响规律,评估不同子结构的防护贡献,为最优防护性能设计提供指导。     

超弹性夹芯覆盖层抗冲击性能分析及实验研究

对超弹性橡胶夹芯覆盖层抗冲击性能进行了分析。从夹芯覆盖层取一个单胞,对其在中低速冲击下波的传播,冲击能量的缓冲进行了深入研究,进一步明确了超弹性橡胶夹芯覆盖层抗冲击机理。建立了有限元计算模型,试验与仿真结果一致表明,初始缺陷是影响芯层动力学响应的一个重要因素,惯性效应是导致超弹性橡胶夹芯覆盖层平台应力大幅度上升的主要原因,夹芯覆盖层抗屈曲性能能够提升结构对冲击载荷的缓冲作用。     

钢板夹泡沫铝组合板抗爆性能数值模拟

鉴于泡沫铝材料良好的吸能特性和三明治型组合构件在强度、刚度上的优势,通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对钢板-泡沫铝-钢板三明治型组合板进行了装药量为10.0kgTNT的非接触爆炸数值模拟,考察组合板在爆炸荷载作用下的动力响应。研究表明:钢板夹泡沫铝组合板承受爆炸冲击波荷载时,响应方式主要为组合板整体弯曲变形和泡沫铝芯层局部压缩变形,芯层压缩变形是组合板吸收耗散能量的主要途径;适当地增加泡沫铝芯层厚度和面板厚度能够提高组合板的抗爆性能,同时使组合板充分发挥耗能作用。