水下爆炸气泡射流载荷阵列测量技术探索

水下爆炸气泡射流载荷测量目前存在两个难点:(1)气泡射流载荷是非均匀的面载荷,但其作用半径仅为气泡最大半径的1/10,限于传感器尺寸及安装空间,敏感元密度较低,难以准确获取气泡射流载荷空间分布规律;(2)气泡射流载荷测量时传感器所处的力学环境非常复杂,传感器容易损坏,导致无法测得完整时程。因此现有测量手段难以获取气泡射流载荷的时空分布特性。鉴于此,设计了一种阵列传感器,在一张PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜上采用特殊工艺加工多个小型敏感元,敏感元尺寸为5 mm×5 mm,呈8×8矩阵排列,敏感元密度≥1 cm^(-2),同时在揭示传感器损坏机理的基础上设计了传感器防护装置。在小型观测水槽内开展了小当量炸药水下爆炸试验,采用阵列传感器测量获取了气泡射流载荷的时空分布特性。研究结果表明:(1)设计的防护装置可保证传感器在气泡射流载荷测量过程中不损坏;(2)气泡射流载荷中心最大,向四周逐渐减小,中心处气泡射流载荷峰压约35.6 MPa,约为冲击波峰压的1.16倍。建立的阵列测量技术可为水下爆炸气泡射流的深入研究提供技术支撑。

多方向冲击条件下隔振器冲击特性试验研究

作用在设备上的冲击载荷往往是多方向的,导致安装在设备上的隔振器同时产生不同方向的大变形。此时,隔振器的冲击特性与实验室单方向冲击条件下获得的试验结果会存在差异。多方向冲击对隔振器冲击特性的影响目前国内外相关研究很少,需要开展一些探索性的工作。为此,使用落锤式冲击机对BE120和EA120两型橡胶隔振器进行两个方向冲击载荷同时作用下的冲击试验研究。试验结果表明,隔振器的冲击刚度与其主轴方向的冲击刚度存在相关性。但由于目前试验样本太少,试验结论并不能代表所有类型隔振器的特性。

舷侧近距离爆炸下舱段模型毁伤试验研究

为探究舷侧近距离爆炸对水面舰船的毁伤效应,设计了大尺度舱段模型,并开展了舷侧近距离水下爆炸试验,试验后测量了舱段模型破坏范围及破坏模式、模型典型部位冲击环境数据、典型部位动态响应。综合对比可发现:(1)舷侧近距离水下爆炸下,在爆心区域可对舱段模型形成严重毁伤破坏,但毁伤范围有限,基本以局部破坏为主;(2)舷侧近距离水下爆炸下可形成较为明显的水射流载荷,主要是由气泡与非完整边界、自由面在耦合过程中形成的,与传统研究的气泡收缩失稳引起的水射流载荷形成机理存在一定的差异;(3)基于板格能量计算方法,建立了舷侧外近距离爆炸下舷侧爆炸破口计算公式,与试验结果吻合较好;(4)近距离爆炸下,舷侧外板的破坏模式与爆距存在较大的关系。本文的研究成果对舰船抗爆防护具有很强的指导意义。

基于阻抗的水面船基座冲击动响应折减方法

水下爆炸下舰载设备会引起冲击谱的谱跌现象.为研究舰载设备对基座处冲击环境的影响,首先用ABAQUS的频响分析计算基座和设备自身的机械阻抗,然后通过简化设备-基座动力学模型,推导基座的响应与系统中各部分机械阻抗的关系,最后根据稳态响应与瞬态响应的差异,利用机械阻抗得到设备安装对基座响应影响的折减公式.结果表明:基于阻抗的折减公式在大部分区域较规范中的折减公式能够更好地吻合试验数据.