一维波在水下多层介质中传播的时域解析解

为研究水中压力波在覆盖层-钢板等介质中多次反射透射后对输入压力波的影响,采用波动理论建立一维多层介质声学模型,提出一种计算湿表面(水与覆盖层的交界面)压力的时域解析方法。该方法可以考虑波在多层介质中发生多次反射和透射的复杂情况,并得到时域解析解。针对输入为指数衰减波的情况,该方法的结果通过与有限元结果进行对比,验证了结果的正确性,将该方法的结果与只计及一、两次反射透射影响的近似结果进行对比,结果表明,对于刚性边界条件,该结果与近似结果相比吻合较好;对于气背边界和水背边界,与近似结果相比误差较大。为研究覆盖层参数的影响,对指数衰减波进行无量纲化和参数分析,分析结果表明,随着覆盖层特性阻抗的减小,压力波峰值先减小后增大再减小;随着覆盖层厚度的增大,压力波峰值逐渐减小;入射压力波衰减速度快,压力波峰值减小。该方法对于q(q≥3)层介质中波的多次反射透射分析依然适用。     

覆盖层对水下爆炸响应的均匀化方法研究

针对非线性材质多孔覆盖层水下爆炸响应的计算中,耗时多且难度大等问题,提出具有较高计算效率的均匀化方法。建立二维水体、覆盖层、钢板的有效模型,仿真计算作出压力、速度、支反力曲线,验证了等效杨氏模量的有效性。采用均匀化方法研究多孔覆盖层,对比不同孔隙率和冲击因子条件下的有限元计算结果,充分证明了方法的合理性。     

塑性泡沫抗冲覆盖层深水爆炸响应分析

针对芯层为塑性泡沫的抗冲覆盖层在静水压力及水下非接触爆炸载荷共同作用时的响应问题进行理论分析。采用塑性冲击波理论、流固耦合理论及空化理论,建立塑性泡沫覆盖层深水爆炸响应理论模型,形成针对特定输入载荷的覆盖层定量计算方法。研究结果揭示了塑性泡沫夹芯结构的冲击防护机理、防护效果以及静水压力的影响。     

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。