爆炸冲击载荷下固支单向加筋板的动响应及破损特性研究

以半穿甲反舰战斗部舱内爆炸的毁伤与防护问题为背景,研究多根单向加筋板结构在爆炸冲击波载荷作用下变形破坏特点及规律。利用有限元软件LS-DYNA开展爆炸冲击波对固支单向加筋板的毁伤作用数值仿真计算,分析近距离爆炸条件下单向加筋板的破坏过程,得到了在爆炸冲击波载荷作用下单向加筋板的变形破坏模式和典型爆炸冲击波载荷下加筋板变形规律。结果表明:加筋板在整体剪切或塑形大变形条件下,其最大无量纲挠度分别与无量纲冲击载荷和加强筋相对刚度之间呈明显的线性关系;在载荷确定情况下,通过改变加强筋相对刚度和无量纲冲击载荷可以确定加筋板失效模式以及失效模式之间转化的临界区域。

爆炸冲击载荷作用下加筋板的变形吸能特性数值分析

[目的]为研究加筋板结构在爆炸冲击波载荷作用下的变形吸能特性,[方法]利用有限元分析软件LS-DYNA模拟计算爆炸冲击波对固支加筋板毁伤作用下的变形吸能过程。以单向加筋板为研究对象,分析其变形吸能特性,得到加筋板的整体挠度和板格局部挠度,并利用两者比值来说明板格局部吸能与加筋板整体吸能的比例关系。[结果]结果表明,在爆炸冲击载荷一定的条件下,加筋板的整体变形随着相对刚度的增大而减小;板格局部挠度比值随着加筋板相对刚度的增大而增大;加筋板局部吸能与整体变形吸能的比例也随着其相对刚度的增大而增大。[结论]所提的无量纲相对刚度与挠度比的关系可为舰船抗爆及泄爆结构设计提供参考和思路。

舰船舱内爆炸载荷简化载荷计算模型

为得到舱内爆炸载荷简化计算方法,将舱内爆炸下目标壁面受到的内爆载荷在时间分布上分为爆炸冲击波作用和准静态压力作用2个阶段,在空间分布上分为非角隅中间区域、两面角隅区和三面角隅区,建立了舱内爆炸下目标壁面所受载荷的简化计算模型,并通过Matlab编程实现,得到目标壁面受到的舱内爆炸载荷总冲量,其结果与数值仿真结果吻合较好。该简化模型可用于舰船舱内爆炸载荷强度及壁面总冲量的快速工程估算。

典型舱内爆炸载荷对加筋板的毁伤特性

[目的]为研究典型舱内爆炸载荷对加筋板的毁伤特性,将舱内爆炸载荷分为初始爆炸冲击波载荷和准静态气压载荷,利用有限元分析软件LS-DYNA开展爆炸载荷下固支单向加筋板毁伤特性的数值模拟。[方法]主要模拟载荷冲量相等和载荷峰值相等时固支单向加筋板的变形特性,以及加筋板分别在初始爆炸冲击波载荷、准静态气压载荷及2种载荷联合作用下的毁伤特性,并分析上述载荷作用下加筋板的变形特点。[结果]结果表明:当作用在加筋板上的冲量相等、载荷作用时间小于0.05倍垂向一阶自振周期时,加筋板的最终挠度值处于最大值附近;当载荷峰值相同时,存在饱和冲量值,达到饱和冲量值以后,载荷作用时间不再影响加筋板的最终变形。[结论]在舱内爆炸载荷作用下,加筋板的最终变形不是2种载荷作用下的简单叠加,2种载荷的联合作用会增强毁伤效果。

基于RBF神经网络的船舶冲击谱速度数据挖掘与预报

船舶水下非接触爆炸载荷作用下的冲击环境计算分析是船舶设备抗冲击的一项关键工作,而如何快速有效的对船舶冲击环境进行准确预报是人们关心的问题。建立了10余艘尺寸分布合理、形式多样的船舶有限元计算模型,每艘船舶沿船长在不同甲板层上选取了分布均匀的400组样本测点,载入水下非接触爆炸载荷进行计算,形成120多万条船舶冲击环境数据,以此建立了大规模船舶冲击环境数据库,并以径向基神经网络为框架搭建了船舶冲击环境预报模型,分别将船舶的主尺度参数、船舶水下爆炸数值仿真的工况设置参数以及考察点的位置坐标作为神经网络的输入参数,以船舶考察点的谱速度作为唯一输出对搭建的RBF网络进行训练,并通过聚类算法对网络参数进行优化处理,模型训练完成后对未知船舶在给定工况下的冲击环境进行了预报及分析。预报结果表明,经过优化算法优化后径向基神经网络预报模型不仅具有较高的预报精度,且具有较好的泛化和鲁棒性能。该方法可为设计阶段船舶冲击环境的快速预报提供一种新型方法。