舰艇抗爆抗冲击技术现状和发展途径

抗爆抗冲击能力是舰艇生命力的重要组成部分,直接影响着舰艇战斗力的发挥,是一项影响全舰(艇)综合性能发挥的总体能力。与世界先进的舰艇相比,我国舰艇的抗爆抗冲击能力总体上比较落后,迫切需要全面提高。提高舰艇抗爆抗冲击能力需要从资源、技术和管理几个方面共同努力,其中技术提升是非常关键的一环,而技术途径对于技术工作的效率和效益具有很大影响。首先,从技术层面综述了国内外舰艇抗爆抗冲击技术和能力的现状与发展趋势,然后,分析了制约我国舰艇抗爆抗冲击水平提升的瓶颈问题,根据工作的轻重缓急程度,给出了提升舰艇抗爆抗冲击能力的技术途径建议,可为舰艇抗爆抗冲击研究、设计与评估工作提供参考。

舰船抗爆抗冲击技术体系探析

舰船抗爆和抗冲击技术概念宏观,内涵广泛,对其认识理解、设计研究都需要技术体系的顶层划分和牵引。首先,基于武器攻击对舰船的爆炸毁伤类型,对舰船抗爆与抗冲击这两个概念进行划分;然后,基于舰船总体抗爆抗冲击设计技术需求,区分不同的研究对象及技术的基础理论,提出包含6大类型的舰船抗爆抗冲击技术体系的划分方案,即水上/水下防护结构设计、新型抗爆结构与毁伤分析、设备系统及人员抗冲击、舰船抗爆抗冲击试验验证及技术标准规范;最后,分别对舰船抗爆和抗冲击技术内涵进行详细阐述。所做研究可为我国舰船抗爆抗冲击技术体系的形成提供一个初步构想,供从事舰船抗爆抗冲击设计、研究及管理人员参考。

舰艇抗爆抗冲击研究对提高舰艇生命力的作用

舰艇抗爆抗冲击能力研究对于提高舰艇生命力有着重要的意义。叙述了舰艇抗爆抗冲击研究的主要内容和作用,以及国内外抗爆抗冲击的研究现状,最后指出我国开展舰艇抗爆抗冲击的研究应重点解决的几个问题。

桥梁抗爆抗冲击专栏导语

截止2023年底,我国各类桥梁总数已经突破120万座。桥梁结构作为重要交通生命线咽喉工程,平时容易受到恐怖袭击、燃油气及危化品意外爆炸作用和船撞、车撞及滚石冲击等冲击作用的威胁,战时则是敌方首要攻击和重点打击的重要经济目标之一。爆炸冲击作用具有持时短、强动载、多场耦合机理复杂且能量巨大等特征,桥梁结构一旦遭受这些爆炸冲击作用,将导致不可逆的严重损伤甚至垮塌破坏,修复困难以及修复代价巨大。面对日益突出的桥梁抗爆抗冲击问题,近年来越来越多的学者开始关注并倾力开展桥梁抗爆抗冲击相关研究,这极大地增进了人们对爆炸与冲击荷载特征、高应变率下材料动态本构模型、爆炸与冲击作用下桥梁动力响应与失效模式、损伤评估及应急抢修抢建等方面的认知,促进了桥梁抗爆抗冲击防护新材料与新技术、抗爆抗冲击设计理论与方法等方面的快速发展。

螺旋钢纤维混凝土抗冲击试验分析

大量研究表明在混凝土中加入钢纤维可显著增强混凝土的延展性与抗拉强度,从而可提高混凝土建筑的抗爆抗冲击性能.目前在施工作业中普遍应用的是直钢纤维或钩尾钢纤维.上述种类的钢纤维只能在混凝土基体中提供二维平面黏结,在混凝土构件受力开裂下极其容易发生钢纤维与混凝土脱离的情况,从而限制了钢纤维提高混凝土建筑抗爆抗冲击性能的有效性.本文针对建筑的抗爆抗冲击安全需求设计开发了螺旋钢纤维混凝土建筑材料,并开展了分离式霍普金森杆(SHPB)和落锤试验,对材料与梁构件在高速冲击下的响应进行了研究.结果表明,与传统钢纤维相比,螺旋钢纤维可有效控制混凝土开裂,对提高防护建筑抗爆抗冲击性能有着极大的贡献.

高硬度聚脲涂覆FRC复合结构抗冲击性能试验分析

[目的]为了分析玻璃纤维—芳纶(FRC)底材涂覆硬质聚脲的复合结构的抗冲击性能,[方法]采用口径12.7mm的弹道枪进行破片冲击加载,得到破片的弹道极限速度,分析获得不同工况下复合结构靶板的极限比吸收能。在此基础上,结合靶板的宏观破坏形貌,讨论2种不同聚脲涂覆复合结构的抗冲击性能的优劣性,并与软质聚脲涂覆复合结构进行对比,以验证涂覆硬质聚脲复合结构的最佳抗冲击性能。[结果]研究表明,作为背弹面涂层时,软质聚脲涂覆复合结构的抗冲击性能较好;作为迎弹面涂层时,硬质聚脲涂覆复合结构的抗冲击性能较好;两种聚脲涂层作为迎弹面的复合结构抗冲击性均优于背弹面和双面复合结构。[结论]在一般工程应用防护中,选用高硬度聚脲材料作为迎弹面涂层的防护效果更好。

多级蜂窝夹芯板结构的舱内爆炸动态响应研究

本文旨在研究新型多级峰窝夹芯结构在舱内爆炸载荷下的动态响应与能量耗散机制。利用AUTODYN中Euler-Lagrange全耦合计算方法验证舱内爆炸计算模型的有效性,并对多级蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行有限元分析,探究采用激光选区熔化技术3D打印制备的316 L夹芯层的吸能性,定量研究多级蜂窝夹芯结构各部分结构参数对其抗爆性能的影响规律。结果表明,多级蜂窝夹芯板在舱内爆炸载荷作用下变形过程可分3个阶段并且总结了其6种失效模式。随着上面板和二级蜂窝壁厚的提高,结构强度上升,下面板变形降低并且整体吸能减少。上面板增厚时,上、下面板吸能比例均下降;而二级蜂窝壁厚增大时,下面板吸能比例却上升。此外,芯层高度的增加有助于提升结构抗变形能力,下面板变形减小43.9%,但因易塑性压实,吸能潜力及整体稳定性减弱,总吸能下降19.2%。综上,多级蜂窝夹芯结构的抗爆抗冲击性能得到了明显改善,对抗爆结构的工程设计有一定指导意义。

水下爆炸作用下舰船冲击毁伤的瞬态流固耦合FSLAB软件数值模拟分析

[目的]针对舰船近场水下爆炸和中、远场水下爆炸数值模拟难题,建立多种数值方法与计算模型。[方法]首先,依据欧拉有限元方法和声学有限元场分离方法,建立水下爆炸载荷和流固耦合模型,开发具有完全自主知识产权的流固耦合FSLAB软件;然后,分别对近场和中、远场水下爆炸进行数值模拟,得到近自由面和近壁面水下爆炸冲击波的传播特性,以及气泡形态和载荷演化的特性,获得中、远场水下爆炸对球形壳和舰船的冲击响应特性;最后,与解析解、参考解和实验值进行对比分析。[结果]结果显示,采用开发的流固耦合软件FSLAB模拟水下爆炸问题有效且精度较高。[结论]所做研究可为水下爆炸威力评估、舰船抗爆抗冲击设计提供依据和支撑。

力学与声学超材料在船舶工程中的应用研究综述

海洋环境的复杂性以及兵器攻击中强非线性载荷的作用,使得采用常规材料制造的舰船结构难以满足安全性、隐身性、轻量化和舒适性等综合设计指标要求,而超材料凭借其性能的人工可设计性和性能超颖性,成为解决上述工程需求的有效途径之一。总结近10年来超材料在船舶工程中的理论及应用研究现状,围绕船舶抗爆抗冲击、轻量化、承载和减振降噪等几个方面,重点梳理力学超材料和声学超材料的设计方法与应用研究进展。指出船用超材料的大尺度、高效、低成本制造技术是未来船用超材料应用中亟待突破的方向与瓶颈,船用超材料的高承载性、宽频段带隙设计和低频段带隙设计已成为具有潜力的研究热点。