一种面向舰船结构毁伤的大变形流固耦合数值计算方法

水下爆炸导致舰船结构毁伤是一个复杂的非线性大变形流固耦合过程,高精度的流固耦合计算是获得高置信模拟结果的关键。基于浸没边界思想,本文提出一种面向大变形壳理论的流固耦合数值方法,可精确刻画流固耦合界面并高效求解流固界面约束方程。基于该方法,本文提出了完整的适用于水下爆炸舰船结构毁伤的大变形流固耦合数值计算方案,并基于大规模并行编程框架,研发形成适用于舰船结构毁伤的流固耦合大规模并行计算软件。与泰勒平板理论解和水下爆炸结构冲击响应实验数据等进行对比表明,本文方法可有效模拟大变形流固耦合工程问题,具备较高数值求解精度。在此基础上,完成了水下爆炸整船结构毁伤过程大规模数值模拟。该方法可有效应用于舰船毁伤等级评估,应用前景广阔。

爆炸冲击波对大型复杂舰船结构毁伤效应数值模拟研究

采用有限元软件针对大型复杂舰船在战略武器大当量爆炸冲击波作用下的毁伤效应进行数值模拟研究.建立某航母结构1∶1有限元模型,采用CONWEP方法施加爆炸载荷,研究舰船的动态响应特征,主要分析爆炸当量、冲击波强度等因素对舰船毁伤模式和甲板变形破坏等级的影响.研究结果表明,随着爆炸冲击波传播距离增加,其强度沿飞行甲板表面以指数形式衰减,沿不同层甲板则呈现近似线性衰减特征.随着爆炸当量和冲击波强度的增加,舰船甲板变形破坏等级逐渐增加,舰船毁伤模式由局部塑性变形毁伤逐渐转变为总纵强度毁伤模式,接触爆炸时还会发生结构破损总纵剩余强度毁伤.在小当量爆炸且冲击波强度超过1.0 MPa时,飞行甲板、吊舱甲板和机库甲板会随着冲击波超压强度的增加而逐渐失效;在中等当量且冲击波超压强度超过0.2 MPa时,飞行甲板、吊舱甲板在爆炸后基本失效,机库甲板的功能将受到严重影响;在大当量爆炸且冲击波超压强度达到0.2 MPa时,三层甲板均发生局部区域完全失效.相关研究方法有助于大型复杂舰船结构在大当量爆炸冲击波作用下的毁伤效应评估.

船内爆炸载荷特性及对舰船结构毁伤研究综述

反舰导弹是水面舰船生命力的主要威胁之一。科学认识导弹战斗部船内爆炸复杂毁伤元特性及其作用规律是舰船抗爆结构设计的重要前提。但迄今为止,船内爆炸冲击波、破片群及爆炸产物的定量表征、其对舰船的毁伤机理及数学规律研究远不充分。在梳理国内现有研究成果的基础上,分析了船内爆炸载荷特性及对水面舰船结构的毁伤特性,然后分别针对船内爆炸对结构的主要毁伤过程,分别在试验、理论分析及数值仿真方面的研究进展进行了综述,总结了在基础研究方面存在的不足,提出了尚需解决的问题,旨在为舰船抗内爆结构的研究与设计提供参考。

水下爆炸对舰船结构损伤特征研究综述

鱼雷、水雷等水中兵器是舰船生命力的主要威胁之一。舰船水下爆炸已成为国际上研究的热点问题,虽然,近年来在舰船水下爆炸领域取得了一系列丰硕的研究成果,但迄今为止,水下爆炸冲击波、气泡运动及其对舰船结构的毁伤机理与规律仍未被完全揭示。针对此研究现状,首先分析了水下爆炸载荷特性,总结了水下爆炸对舰船结构的毁伤特性;其次,从应用研究和科学研究两方面,概括了舰船水下爆炸实验、理论分析以及数值方法方面的研究进展,总结了在基础研究方面存在的问题,旨在为舰船抗爆抗冲击相关研究提供参考。

水下爆炸载荷作用下舰船结构响应研究综述

在海战中,水下爆炸载荷是舰船结构的主要威胁之一。舰船结构响应非常复杂,可以分为整体响应和局部响应两大类,分别从这两个方面总结了水下爆炸载荷作用下舰船结构响应研究的国内外研究进展情况。根据不同的研究方法,从理论、试验和仿真三个角度对收集的文献进行了详细的分析与总结,并在此基础上提出了现有工作中的不足,对该领域有待解决的问题和发展趋势进行了展望,可为其他研究者提供参考。

光纤光栅传感器在舰船结构健康监测中的应用

光纤光栅传感器是一种新型传感器,相对传统的传感器具有体积小、灵敏度高、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰,能组建大规模准分布式传感网络等特点,近年来已成为结构健康检测领域中的研究热点。本文介绍光纤光栅传感器(FBG)的特点和工作原理,综述国内外光纤光栅传感器在舰船结构健康监测领域的研究现状,探讨基于光纤光栅传感器的舰船结构健康监测系统的组成和主要研究内容。

水下爆炸对舰船结构毁伤效应的研究现状及展望

从非接触爆炸和接触爆炸两个角度出发,综述了国内外对水下爆炸对舰船结构毁伤效应的研究现状,分析和总结了水下爆炸对船舶结构毁伤效应的研究方法,指出了目前的研究热点以及未来的发展趋势。

舰船结构风险评估

结构风险评估与决策技术是近年发展起来的一种新方法，是结构系统可靠性方法与结构损伤冗余设计的合理延伸与综合．本文的目的在于探讨舰船结构风险评估的理论方法，建立一个适合于舰船结构风险评估的理论框架，提供实施舰船结构在几个主要灾害方面的风险评估思路，为进一步研究确立一条主线．文中应用风险评估技术，主要是量化的风险评估（ＱＲＡ）方法，对舰船结构系统进行灾害识别、因果分析和风险计算，涉及结构风险评估的几个方面．评估结果包括当前结构的风险水平和风险费用，以及所能承受的基于安全准则的最大事故载荷两方面．还对巡逻艇结构风险评估作了简要讨论．

基于典型舰船结构特征的陆地靶标设计方案

[目的]舰船陆地靶标旨在为反舰导弹战斗部对舰船结构实际侵彻毁伤能力提供评判依据,目前以侵彻钢质均厚板的厚度标定反舰导弹侵彻能力。[方法]通过数值仿真,对反舰导弹侵彻典型舰船甲板板架结构的毁伤模式进行研究,得到板架毁伤模式和导弹运动规律与以往均厚板架差异较大。基于舰船板架实际破坏模式、弹道及导弹自身运动规律,同时考虑舰船材料和结构特征、动力学边界条件以及客观限制条件,提出多层舰船陆地靶标设计方案。[结果]通过对设计的陆地靶标进行数值预报,得到的靶标毁伤模式以及导弹运动规律与实际情况相近。[结论]研究表明,陆地靶标可反映导弹对水面舰船的实际打击能力以及实际毁伤效果。

水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤评估

由于水下爆炸和舰船结构动态响应的复杂性,水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤研究主要来自于对试验现象或试验数据的分析。传统对水下爆炸作用下舰船结构损伤研究的理论分析和计算过程主要考虑水下爆炸冲击波和2次压力波。本文提出了气泡脉动对舰船结构的冲击,明确了气泡脉动对舰船结构损伤的关系;在综合研究水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤模型基础上,建立了舰船结构的损伤等级,确定了等级评估标准;举例与模拟试验情况下舰船结构损伤情况进行对比,结果基本吻合。

铝合金舰船结构设计中相关问题探讨

从分析舰船用铝合金的物理化学性能、加工性能及焊接性能入手,阐述铝合金用于船舶建造的诸多优越性。提出在铝合金舰舶的结构设计中应推广应用带筋板结构,当上层建筑采用铝合金结构,主船体为钢质时,应采用结构过渡接头直接焊接的方法。

近场水下爆炸载荷及舰船结构动态响应研究综述

以往水下爆炸研究主要集中在中远场,国内外专家学者在中远场水下爆炸方面做了大量研究。近年来,随着精确制导武器的快速发展,舰船遭受近场水下爆炸的几率大大提升。然而,近场水下爆炸过程涉及强间断、结构撕裂等强非线性问题,诸多机理尚不明确,如冲击波在多层介质中的传播规律、气泡的非球状脉动以及边界诱导射流等。近场水下爆炸实验具有成本高、可重复性差以及危险性高等缺陷,理论解析局限于简单结构及单一边界条件。随着数值技术的发展,越来越多的学者将数值方法结合实验、理论来研究近场水下爆炸。本文在现有文献的基础上,总结近场水下爆炸在实验、理论及数值模拟方面的典型成果,指出目前仍存在的具体问题,并对未来近场水下爆炸发展方向进行展望。

水下爆炸载荷作用下隔振系统与舰船结构的动态响应分析

本文利用理论公式和ANSYS瞬态响应计算方法,计算舰船结构与隔振系统在水下爆炸冲击波与气泡脉动作用下的冲击响应。分析结果表明:隔振系统可以有效地隔离来自基础的冲击能量。相对于爆炸冲击波,气泡脉动压力对隔振系统的影响更大;而对船底内表面则正好相反。

《舰船结构力学》课程实验教学的改革与实践

回顾《舰船结构力学》课程的历史沿革,针对训练任务转型开展了实验教学改革,设计了3个教学实验,实施效果表明,课程改革效果好,使学生对舰船结构力学理论有了更深的理解,提升了专业兴趣,培养了学生的能力和协作精神。

某型水雷水下爆炸作用下舰船结构动态响应研究

运用通用有限元分析软件ABAQUS分析某型水雷水下爆炸作用下的舰船结构动态响应,并得出以下重要结论:某型水雷水下爆炸产生的压力包括冲击波和多次气泡脉动压力,冲击波的能量主要作用在中高频,气泡膨胀产生的气泡脉动压力的能量以低频为主。水雷载荷作用下舰船结构响应具有局部性,舰船底部是冲击波载荷的主要承受者,其应力要比上层建筑大,而舰船底部最大应力则集中在中部迎爆面处。由于冲击波作用的区域比较大,舰船的艏部和艉部也受到了一定的冲击影响,但相对中部迎爆面处来说要小得多。

舰船结构描述型军规校核系统设计初步研究

阅读了大量知识库及其应用等方面的文献资料,经过综合论证,建立了描述型军规校核数学模型,完成了描述型军规校核流程与界面的设计,编制了描述型军规校核软件。提出了一种基于知识库的描述型军规校核方法。使用表明,该校核系统界面友好和稳定可靠,为军规校核系统领域的相关工作奠定了良好基础。

精确制导武器作用下舰船结构变形计算研究

描述了进行相应数值模拟计算所需的计算方法和关键技术,以及弹体、战斗部、舰船结构的本构模型及其相应参数的确定方法。通过典型算例计算得到数值仿真结果,与试验数据对比定性符合。在此基础上研究了反舰导弹武器对某型舰船的损伤,分别给出破坏模式效应图像、损伤范围等图表及曲线,旨在为研究舰船防爆抗冲击提供依据。

舰船结构力学发展中的若干问题

舰船结构力学是研究舰船结构的强度和刚度的学科.是为舰船结构设计服务的.舰船结构力学工作者运用力学理论和方法对舰船结构设计中的问题进行研究,提出分析方法和计算公式,使结构设计人员能对舰船结构进行理性的(而不是经验的)设计.舰船结构的发展对舰船结构力学不断提出新的问题。

基于相似理论的舰船结构模型爆炸试验

舰船抗爆炸冲击性能是船体设计的重要依据,由于试验难度大、周期长,涉及到巨额经费开支,在我国对每型首舰进行实船抗爆炸冲击试验考核是不现实的。利用相似理论分析船体结构对水下爆炸冲击的响应,是较为现实和有效的手段。介绍了水下爆炸试验中的相似理论,详细讨论了相似理论在船体抗水下爆炸冲击模型试验中的应用方法及局限性,并应用已有的试验结果加以验证。

不同攻角舰船结构动态响应的数值模拟

运用通用有限元分析软件ABAQUS对某型舰进行全船冲击响应数值模拟,分析水下爆炸攻角对舰船结构动态响应的影响,并得出以下结论:水下爆炸载荷作用下舰船结构响应具有局部性,船体的受冲击范围和强度随爆炸攻角的增大而减小;在研究舰船冲击环境时,攻角在30°～60°范围内的测点应该多取;舰船外底板中心部位节点的垂向加速度峰值随爆炸攻角的增大而减小,且加速度响应的衰减速度随爆炸攻角的增大而下降。