空爆载荷下钛蜂窝夹芯板的变形和破坏

通过有限元数值模拟方法,研究钛蜂窝夹芯板在空爆冲击载荷下的变形和破坏特性。在相同装药类型及装药量、不同炸高的情况下,考察上、下面板的变形过程和速度变化,并分析上、下面板和夹芯的破坏模式。通过对比不同炸高下的钛蜂窝夹芯板破坏程度和破坏形式可知,破坏程度随炸高的减小而明显增大,破坏形式由弯曲发展到脱层甚至破碎。

空爆载荷作用下固支矩形钢板的塑性极限变形

采用能量守恒原理,对四边固支约束的矩形钢板在空中非接触爆炸载荷作用下的塑性动力响应进行理论分析;考虑矩形板变形过程中的弯矩效应、膜力效应对变形的影响,建立板变形的挠曲面函数,对板塑性铰线弯曲变形能及面内的伸长变形能进行理论推导,得到钢板塑性大变形的理论计算公式;算例验证表明:理论计算结果与文献试验及程序模拟结果吻合较好,可以应用于板类结构在空中非接触爆炸载荷作用下的毁伤或大变形预测.

空爆载荷作用下钢筋混凝土梁压力场与响应分析

数值模拟研究了空爆载荷作用下钢筋混凝土梁正上方的压力传播过程、梁不同位置的节点位移变化、钢筋和混凝土的受力情况,支座类型对钢筋混凝土梁损伤破坏形态的影响。研究表明:空爆形成的冲击波先以近似球状的波阵面形式自由向外传播,遇到钢筋混凝土梁后发生明显的反射和透射现象;当接近梁上表面时,冲击波发生正反射,超压峰值明显升高;当冲击波传播至梁底面时,由于反射形成强拉伸波,导致梁跨中处的底面先出现损伤拉伸破坏;梁跨中顶面部位最先受到爆炸冲击波作用,跨中处弯曲变形大于其他部位并且都在冲击波作用将近结束时达到最大值。在相同炸药量和比例距离的情况下,不同支座的钢筋混凝土梁在爆炸冲击波作用下会产生不同的破坏模式(简支梁主要产生弯曲破坏,固支梁主要产生弯剪破坏)。提高梁跨中纵筋配筋率、支座处箍筋配筋率、钢筋强度和混凝土强度以及对高应力易开裂区(梁跨中和支座处)进行局部加固,可提高钢筋混凝土梁的抗爆能力。

空爆载荷下舰船典型结构损伤研究进展

舰船防护结构作为抵御各种战术武器攻击的有效手段,其抗爆性能直接关系到舰船生命力,一直以来受到各国海军重视并开展了广泛研究工作。本文从简单结构出发,首先介绍了舰船典型平板及加筋板架结构抗空爆冲击波载荷毁伤的研究成果;然后,评述了近年来国内外采用新型夹层结构提高舰船抗爆性能的研究现状及应用可行性;最后,对舰船抗爆结构的发展方向做了展望,可为舰船防护领域进一步开展抗爆研究及结构优化设计提供参考。

近距空爆载荷作用下叠层薄板抗爆机理数值分析

为探讨战斗部近距爆炸下大尺寸叠层薄板的抗爆机理,结合模型试验,采用有限元对近距空爆载荷作用下固支叠层方板的爆炸载荷、变形过程、应变分布和变形吸能情况进行了数值分析,并与相同材料同等总厚度的单层方板进行了比较。在此基础上,进一步分析了层间间距、叠层层数和边界条件对叠层板抗爆性能的影响。结果表明,较单层板而言,试验工况下叠层板的变形吸能较大,但其最大应变较小且应变分布更为均匀;而在极限应变状态下,叠层板变形吸能较单层板有很大提高;适当增大层间间距能一定程度地提高叠层板的抗爆变形能力,但过大的层间间距不利于叠层板的整体协调变形;层数的增加能提高叠层板的抗爆变形能力;简支边界条件较固支边界条件而言,能更充分地发挥叠层板的抗爆变形吸能能力。

空爆载荷下舱壁新型加筋结构形式研究

采用非线性瞬态动力学分析软件MSC.Dytran,以某舰船舱壁为研究对象,对其进行单层舱壁结构设计分析。根据结构加筋形式的不同,将舱壁结构分为三角管型舱壁、半圆管型舱壁及方管型舱壁3种。利用MSC.Dytran,对不同舱壁结构形式在空爆载荷作用下的能量吸收、变形和加速度等响应进行数值模拟研究。通过对新型设计的舱壁结构与传统板筋舱壁结构的动态响应分析比较发现,方管型舱壁的抗爆抗冲击效果相对较优。

近距空爆载荷下钢板/聚脲复合结构动响应特性仿真

[目的]为探讨聚脲涂层对钢板抗爆性能的提升机制,掌握背涂聚脲层对钢板动响应特性的影响规律,对钢板/聚脲复合结构的抗爆动响应过程进行仿真研究。[方法]采用LS-DYNA软件对钢板/聚脲复合结构在近距空爆载荷作用下的变形/失效过程及吸能机制进行数值仿真,并与文献试验结果进行对比,验证数值仿真方法的合理性和准确性。在此基础上,进一步分析前侧钢板层与背侧聚脲层的厚度配比及强度配比对结构变形/失效及能量吸收的影响。[结果]结果表明:背侧聚脲层在抗爆过程中存在二次崩落现象,其崩落碎片动能在后侧聚脲层总吸能中占主导地位;随着钢板-聚脲厚度比值的增加,前侧钢板层的最大塑性变形先减小后增大;随着强度比值增大,钢板的最大塑性变形和聚脲的吸能占比均单调减小。近距空爆载荷作用下,由于崩落而形成的碎片动能是后侧聚脲层的主要吸能方式;总面密度不变时,钢板/聚脲复合结构存在抗爆性能最优的厚度配比;强度比值的增大会降低聚脲层的吸能占比,同时提升结构的整体抗爆性能。[结论]研究结果可为钢板/聚脲复合结构的抗爆防护设计提供参考。

空爆载荷作用下固支弹塑性圆板的动力学模型

基于等效单自由度模型理论,考虑变形过程中弯矩和膜力的联合承载,建立了空中近爆作用下固支弹塑性圆板的动力学模型,实现了圆板加载和卸载的全过程描述。基于文献中的试验工况建立有限元模型,利用有限元数值模拟对空爆作用下固支圆板的动态响应进行分析,并将动力学模型计算结果与试验结果及有限元数值模拟结果进行对比,验证了动力学模型计算结果的准确性。结果表明,理论计算结果与试验结果及数值模拟结果吻合较好,建立的动力学模型可以应用于固支圆板在空中近爆载荷作用下的大变形预测,为结构抗爆提供技术支持。

V型折叠式夹层板改进设计及抗冲击性能数值分析

以金属基折叠式夹层板为研究对象,对传统夹层板结构进行改进,设计一种改进的V型夹层板结构。应用ABAQUS有限元软件分析空爆载荷作用下改进的V型夹层结构的损伤变形机理和能量吸收机制,与传统夹层板进行比较,结果表明,改进的V型夹层结构与传统夹层板的变形量基本相等,但其吸能能力明显高于传统夹层板,表现出良好的抗冲击性能。