分析小型水下圆柱壳结构冲击响应的一种近似方法

根据小型水下圆柱壳状结构受爆炸冲击后散射现象严重的特点，提出了一种新的冲击加速度的近似计算方法。首先把带加强筋的柱壳结构简化为光滑柱壳，并将冲击波分解为不同频率谐和平面波的迭加，然后，采用耦合模态法分析了受爆炸冲击水下圆柱壳状结构周围的散射场，求出了圆柱壳水下结构的表面接收压力，进而分析其受到爆炸冲击后的冲击加速度，并研究了结构的弹性变形、材料特性对冲击加速度响应的影响。工程应用实例的分析结果表明，该方法具有物理概念清晰，运用方便，准确高度的特点，可适用于分析小型水下圆柱壳状结构受到冲击加速度响应。     

港口水下爆炸荷载冲击特性研究

采用数值仿真方法研究港口水下爆炸荷载的冲击特性,并与经验公式及实验结果比较验证数值模拟方法的正确性;分析水下爆炸冲击波传播过程与气泡膨胀规律。研究表明,港口水下爆炸气泡膨胀荷载不可忽略,由比冲量知,大部分区域气泡膨胀荷载大于冲击波荷载;自由水面对冲击波荷载与气泡膨胀荷载均影响较大,越接近水面二者比冲量越小,气泡膨胀荷载衰减越快,在水面附近其冲量甚至会小于冲击波荷载。水底对气泡膨胀荷载影响不大,而对冲击波荷载影响较大。受水底反射波影响,冲击波作用时间缩短,导致比冲量迅速减小。水底有淤泥层时,冲击波在泥层与水体交界面反射不显著,水底反射冲击波主要来自泥层底部与岩石层分界面。     

水下爆炸船舱冲击响应时频特征的小波包分析

设计了带设备双层隔振系统的双层底船舱抗爆结构,进行了水下爆炸冲击试验。应用小波包分析方法,研究了水下爆炸压力和船舱冲击响应的时频分布规律,得到了船舱冲击响应时频特征与冲击环境之间的关系。研究结果表明:水下爆炸压力出现冲击波、滞后流和二次压力波过程,含有丰富的频率成分;冲击波主要作用在1kHz以上的高频段,易造成舰船局部结构的破损;滞后流主要作用在10Hz―1kHz的中频段,是舰船设备隔离系统产生冲击振动的主要来源;二次压力波主要作用在100Hz以下的低频段,会加速设备隔离系统的冲击响应;带设备双层隔振系统的双层底船舱抗爆结构,能有效提高船舶的抗爆性能。     

泡沫芯层夹层结构水下爆炸冲击特性研究

研究分析了用于提高水下结构抗冲击性能的泡沫芯层夹层结构受水下爆炸作用时的冲击响应及其流固耦合问题。着重讨论了芯层相对密度不同时,夹层结构的前面板壁压、夹层结构入射冲量、前后面板的速度和加速度、后面板支撑反力等参量的变化规律,并讨论了前面板材料对夹层结构冲击响应的影响规律。     

水下爆炸作用的单双层圆柱壳结构冲击损伤特性研究

针对圆柱壳结构受水下爆炸载荷冲击损伤问题用双渐近方法进行研究。通过大量工况分析发现,圆柱壳结构损伤模式按产生原因可分为直接冲击损伤引起局部结构强度破坏、局部构件横向冲击失稳、壳体环向冲击失稳及鞭状运动引起壳体纵向总体失稳4种,爆距较近时气泡脉动载荷占主要成分,较远时冲击波占主要成分。     

水下爆炸作用下结构响应的数值计算研究综述

分析和总结了水下爆炸现象数值模拟以及水下爆炸作用下结构响应的数值计算研究进展。首先概述了水下爆炸现象包括装药的爆轰、冲击波的产生和传播、气泡的形成和脉动三个阶段数值计算的研究情况;接着阐述了地震波作用下、水中冲击波作用下、气泡脉动压力作用和多种载荷同时作用时结构响应的数值研究概况;最后对此课题的研究方向提出了几点建议。     

水下爆炸作用下结构响应的数值计算研究综述

分析和总结了水下爆炸现象数值模拟以及水下爆炸作用下结构响应的数值计算研究进展。首先概述了水下爆炸现象包括装药的爆轰、冲击波的产生和传播、气泡的形成和脉动三个阶段数值计算的研究情况;接着阐述了地震波作用下、水中冲击波作用下、气泡脉动压力作用和多种载荷同时作用时结构响应的数值研究概况;最后对此课题的研究方向提出了几点建议。     

水下爆炸切割钢板的试验研究

以切割钢板的深度为目标,对水下爆炸聚能切割器的参数进行了优化设计,研究了水下爆炸切割钢板的爆炸工艺,获得了装药性质、装药高度、炸高、药型罩厚度、装药长度和水介质对爆炸聚能切割器切割钢板深度的影响规律,并采用最小二乘法对某些影响聚能切割钢板深度的因素进行了回归.研究结果表明,在实际水下爆炸切割中,应根据切割的要求,从聚能切割器加工安全性、切割效果和经济效益等方面综合优化聚能切割器的参数.     

远场水下爆炸结构动态响应的数值模拟方法研究

远场水下爆炸载荷作用下结构动态响应的数值模拟方法的研究一直是国内外专家关注的热点。针对远场爆炸中冲击波传播的消散过程,将爆炸冲击波载荷直接加载于结构附近的水域面,基于DAA和Taylor板理论,提出简化的改进数值计算方法。采用有限元软件模拟水下爆炸的冲击波传播,通过与经验公式对比,表明只有当水域网格较小时,才能比较真实的模拟冲击波传播过程。最后通过文献中的实验验证了改进方法的准确性,该方法可有效的分析远场水下爆炸下结构的非线性动力高频响应。     

舰船单元结构模型水下接触爆炸破口试验研究

以3种舰船单元结构模型水下接触爆炸试验为基础，对结构模型所产生的变形、破口尺寸、破口形状进行了观测与分析，查找并发现结构中的薄弱环节，提出了板架结构加强筋相对刚度概念，确定了破口长度的估算系数，同时为舰船结构在水下爆炸作用下的破口数值计算提供了试验数据，如材料断裂极限应变等。     

水下爆炸冲击下码头结构动力响应的数值模拟

为探究水下爆炸冲击对码头结构的结构损伤,开展爆炸荷载下高桩码头结构的数值模拟分析。基于ALE多物质流固耦合法,建立了码头结构的水下爆炸Lagrange-Euler全耦合模型,基于Cole经验公式,验证了模拟的可靠性,研究了起爆距离、起爆深度以及TNT当量对码头结构动力响应特性的影响规律。结果表明,在水下爆炸冲击荷载作用下,所有桩柱产生不同程度损伤,码头端部的第一根桩柱底部基岩区域以及与横梁相连的基岩区域塑形损伤破坏较为严重;当TNT炸药的起爆距离较小时,桩柱上的反射波要强于水底面的反射波,并会与之相抵消,作用在桩柱上的反射稀疏波会随之削弱;在其他条件相同的情况下,当起爆点到自由水面的距离与起爆点至基础底面距离之差的绝对值越大时,爆炸荷载作用于码头结构上的压力峰值会显著增大。     

空气层对RDX水下爆炸性能影响的实验研究

为了探究空气层对RDX爆炸性能的影响,采用水下爆炸实验测出含不同体积空气层的RDX水下爆炸参数,结果表明,空气层对水下爆炸参数的衰减作用显著。在相同不耦合系数K下,R_1和R_2处的比气泡能大小近似相等,分析认为比气泡能仅与炸药产生的爆生气体有关,与冲击波传播的距离无关。在R_1=0.8 m处,不耦合系数K为1～7时,峰值压力显著降低,通过实验结果拟合得到RDX的峰值压力经验公式;当K为7时,对RDX药柱冲量的影响较小,相反地,峰值压力、比冲击波能、比气泡能、水下爆炸总能量分别降低了46.62%、42.98%、37.26%、40.03%。同时,对空气层衰减RDX水下爆炸性能机理进行了分析,总结并提出一种全新的水下冲击波调节方法。     

Experimental investigation on the dynamic response of scaled ship model with rubber sandwich coatings subjected to underwater explosion

How to moderate ship the damages caused by the underwater explosions is of great interest to the modern ship designers. This investigation explores the protective effects of a layer of rubber sandwich with the square honeycomb core coated onto ship hull. Two slender steel scaled ship models were manufactured and tested. One model was coated with a layer of rubber coating while the other kept intact. A series of comparative tests were carried out to comprehend the dynamic performance of the protective layer when both shock wave and bubble pulse loading were considered. Modal characteristics of both models were measured firstly and then live UNDEX tests were made on the free floating ship models. The acceleration and strain peaks were selected as the major comparative criterions. The free field and wall pressure were also monitored. Detailed discussions on test results show that the protective rubber layer is capable of moderating damage of the ship body caused by shock wave while not very effective in reducing the whipping damage excited by bubble pulse.     

劲性装配式框架核心筒结构抗震性能试验研究

为研究劲性装配式框架核心筒体结构整体抗震性能,进行1:3的缩尺模型振动台试验,获得结构体系在地震作用下整体抗震性能与结构破坏模式,并考证叠合梁与钢管混凝土柱、叠合梁与抗震墙、楼板等连接节点在地震作用下的可靠性。结果表明,该结构体系具有较高的承载力及良好的整体抗震性能,节点连接形式总体能满足现行规范抗震设防要求。     

混凝土材料动态力学性能的实验研究

本文利用改装的直锥变截面式φ７４ｍｍ大尺寸Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆对混凝土材料试件（φ７２×３６）进行了冲击压缩实验。为了避免这种装置加载波波头部分对混凝土材料实验数据精度的影响,在实验过程中还采用了予留间隙法。实验结果表明,混凝土材料不仅具有敏感的应变率效应,还具有十分明显的损伤软化效应。     

水下目标在水下爆炸作用下的毁伤指标研究

针对某水下目标的抗水下爆炸试验数据,阐明了选用加速度峰值和速度峰值作为测量指标的原因,然后通过相关分析法研究这些指标之间的相关性,利用正交旋转法的因子分析得到影响目标毁伤的公共因子,并通过分析正交旋转因子载荷阵选择出特征指标,讨论特征指标与毁伤模式之间的关系,最后分别利用公共因子数据和特征指标数据进行目标毁伤判别,两组数据的判别结果与实验结果基本一致,证明了特征指标选择的合理性.     

船体梁在近距爆炸冲击波作用下动态响应的相似律研究

以船体梁在爆炸冲击波作用下发生整体塑性运动响应的理论方法为基础,首先确定了影响梁整体结构最终塑性变形的相关物理量,利用定律对该问题进行相似性分析,给出相似参数和准确相似条件。研究了考虑结构应变率强化效应造成的相似畸变问题,分析了模型缩比尺度、模型应变率大小以及不同结构材料对相似误差的影响。研究发现:随着缩比尺度的减小,或结构应变率响应值的增大,预报误差将增大;所用结构材料的应变率敏感度越高,模型预报原型的误差越大。结论可用于指导船体梁在水下爆炸冲击波作用下动态响应的模型试验设计。     

舱壁结构在水下爆炸中的动态稳定性研究

提出适合于水下爆炸的动态稳定性判别准则：基于药量的B-R准则、基于爆距的B-R准则和基于新型冲击因子的B-R准则。利用这些准则计算了某型舰在水下爆炸中舱壁结构的动态稳定性,计算发现气泡脉动载荷在舱壁动稳性中是不可忽视的,以及水下爆炸中结构的稳定性分为三个阶段。并且计算了不同攻角下舱壁结构的失稳载荷和失稳模态,得到一些有益规律,从而为工程设计提供参考。     

装药壳体对含铝炸药水下爆炸性能影响研究

针对某含铝炸药,分别在6 mm钢壳、硬铝壳、PVC壳及裸药柱形装药条件下进行水下爆炸实验,测量3 m,5 m,7 m处冲击波压力时程曲线,获得不同装药条件下冲击波的峰值、冲量、能量及气泡脉动周期和气泡能等参数。利用AUTODYN-2D程序,对带壳装药含铝炸药水下爆炸过程进行数值模拟,通过与实验测量结果对比,验证数值仿真方法和结果的准确性。在此基础上,结合量纲分析与数值模拟方法研究填装比对冲击波波形、压力峰值及气泡脉动周期的影响规律。研究表明：填装较小时,冲击波压力峰值与冲击波能均增大;填装较大时,压力峰值与冲击波能均减小;气泡脉动周期随填装比的增加而减小;在钢壳装药下,最优填装比为1.45。有限元模型与计算结论可为水中兵器设计提供一定参考。