水下爆炸气泡激起的船体鞭状运动

本文揭示了水下非接触爆炸产生的气泡脉冲激起细长形船体作鞭状响应运动的现象。考虑到了水下爆炸气泡的脉冲多次性、迁移性和水面效应。计算结果与弹性船模试验结果进行了对比 。

圆柱壳结构水下爆炸所致鞭状运动特性研究

针对水下爆炸产生的周期性气泡脉动载荷诱导潜艇等细长体结构鞭状运动危及总强度问题,对鞭状运动特性进行研究。采用Morison相对速度模型与船体梁显式积分法,建立圆柱壳结构水下爆炸载荷的鞭状运动工程计算模型,并用试验结果对模型进行验证;通过对水下爆炸诱导的鞭状运动时、频域特性分析,获得爆点水深、轴向偏移、爆距等工况参数对其影响规律,可为潜艇抗冲击设计、研究提供参考。

基于二阶双渐近法的双层圆柱壳在水下爆炸作用下的鞭状运动

针对潜艇在水下爆炸载荷下的鞭状运动,从波动方程出发,推导了二阶双渐近法后期近似,并结合声固耦合法初步解决了双层圆柱壳的内域问题,然后将其与显式有限元耦合形成了圆柱壳结构水下爆炸流固耦合分析方法。通过简单算例验证了本文分析方法的有效性和精度。最后,基于此方法分析了双层圆柱壳结构在水下爆炸载荷下的总体响应特性以及周期比和爆距比对其影响规律。

舰船水下爆炸鞭状运动中的阻尼效应

舰船在水下爆炸气泡脉动压力作用下将产生鞭状运动冲击响应。为了掌握冲击响应的衰减规律,建立了舰船结构、设备、水舱内流体和外部流体等在振动和晃荡过程中的阻尼效应动力学模型,并编写程序对是否考虑上述阻尼效应的舰船鞭状运动响应进行了数值计算。研究结果表明,对于具有相对较大质量的内部设备和水舱的舰船来说,上述阻尼效应对舰船水下爆炸鞭状运动的衰减起到重要的作用,如不予以考虑有可能造成对舰船鞭状运动响应幅值的高估。

鱼雷爆炸作用下潜艇鞭状运动响应仿真分析

为了提高鱼雷水下近场爆炸对潜艇的毁伤效果,分析爆炸载荷作用下潜艇结构鞭状运动响应规律,文中从能量叠加关系出发,将爆炸载荷按时间顺序分解为冲击波载荷、气泡脉动载荷和气泡低压载荷3个阶段。建立单质点弹簧系统,分析三阶段载荷与潜艇结构振动之间的能量叠加关系,并基于对载荷的分析,对不同能量结构的潜艇结构鞭状运动响应进行仿真。仿真结果与试验数据吻合较好,说明单质点弹簧系统能够定性描述鱼雷在潜艇中部近水场爆炸时,潜艇结构鞭状运动的能量叠加关系。文中工作可为分析鱼雷近场水下爆炸载荷作用下的潜艇结构鞭状运动毁伤效果提供理论依据。

水下近场爆炸下船体梁鞭状运动数值模拟

基于Ls-dyna的ALE算法,对排水量为5890 t的船体梁在315 kg TNT水下近距爆炸下的鞭状运动进行数值模拟,分析船体梁鞭状运动过程和药深对船体梁鞭状运动的影响,探究了船体梁鞭状运动与水下爆炸气泡脉动过程在时间上的同步性。研究表明:船体梁的第一次中拱、中垂运动与炸药的第一次膨胀、收缩过程在时间上基本同步,而船体梁的后续中拱、中垂运动与炸药的后续膨胀、收缩过程在时间上稍有延迟;随着药深增大,船体梁的第二次中拱、中垂运动逐渐增大,并在时间上逐渐延迟。

水下爆炸气泡诱发舰船鞭状效应的实验研究(英文)

水中兵器攻击细长体舰船时 ,水下爆炸气泡诱发了舰船的鞭状效应响应。本文分析这种现象 ,爆炸位置分别处在船艉和船舯正直下方 ,并给出试验的方法和数据。

圆柱壳在水下爆炸作用下鞭状响应试验研究

针对药包在模型中部位置情况,研究了不同潜深,不同爆距和不同方位角下圆柱壳模型鞭状响应的发展过程和变化规律.利用大型室内爆炸筒,将高速摄影技术和应变测量相结合定量捕捉爆炸气泡和模型的相互作用过程,发现模型的响应可分解为主要受气泡滞后流支配的刚体运动和以湿模态一阶垂向振动为主的弹性振动两部分.当气泡脉动频率与模型振动频率接近时,气泡脉动压力和滞后流与模型冲击振动产生的正叠加效应,使模型产生鞭状响应,最大应变响应值为冲击波作用响应峰值的2~4倍,且受爆距、方位角和潜深影响.

载荷内部子空间缩比方法在水面舰船水下爆炸鞭状响应试验上的应用(英文)

水下爆炸载荷作用下舰船结构的鞭状运动不仅受冲击波载荷的影响,而且与气泡脉动载荷密切相关。理想条件下,水面舰船鞭状响应的缩比模型试验预测必须在离心机或增压水池内进行,这样才能保证冲击与气泡载荷在整个力学空间上的一致性,这对于通常采用的大尺度模型鞭状试验来说,显然不切实际。之前,作者提出一个专门的称为载荷内部子空间的缩比模型方法(LIS Scaling Method),能够在与原型载荷条件紧密相连的特定子空间内模拟水下爆炸载荷与鞭状响应。文中将该方法用于水面舰船,通过精心设计的"原型"和"子模型"水下爆炸鞭状响应模型对比试验研究进行验证,结果表明,原型与子模型的鞭状响应通过 LIS 方法换算后,有非常好的一致性。此外,发现阻尼随模型鞭状响应的幅值而变化。

不同水下爆炸参数下双层加筋圆柱壳结构响应研究

本文采用声固耦合方法模拟水下中远场爆炸产生的冲击波载荷和气泡脉动对双层加筋圆柱壳的冲击响应。从不同工况水下爆炸载荷下的鞭状运动和关键部位冲击响应2个方面,研究了药量、爆距、水深、爆炸方位等参数对双层加筋圆柱壳结构响应的影响。研究表明,在中远场水下爆炸作用下,双层加筋圆柱壳在不同药量和爆距下鞭状运动的位移响应幅值和冲击环境谱加速度幅值变化较大,但其鞭状运动的位移响应曲线的周期变化不大。双层加筋圆柱壳在不同水深下,鞭状运动受到水下载荷周期性影响显著,但谱加速度幅值变化不大。双层加筋圆柱壳在不同爆炸方位下鞭状运动变化和冲击环境谱加速度分布受其影响显著。这项研究旨在为水下中远场爆炸作用下,水下航行体结构的抗冲击特性研究提供数据及理论支撑。

近场水下爆炸作用下箱形梁整体损伤特性研究

当水下近距爆炸载荷对舰船产生耦合激励作用时,舰船的总体损伤特点是一个值得深入研究的问题。以水面箱形梁模型为研究对象,建立了梁模型在水下近距爆炸载荷作用下动态响应的有限元仿真方法,最后利用数值仿真和具体试验相结合的方法,对自由梁在水下特定爆炸工况下的整体损伤特性进行了研究。结果发现:数值计算结果和试验结果具有较好的一致性;在爆炸气泡脉动频率与梁模型一阶湿频率相近的条件下,随着爆径比的增大,梁的整体响应状态由整体中垂塑性弯曲转变为鞭状运动。