水下爆炸载荷作用下加筋板变形及开裂试验研究

为了解加筋板结构在水下爆炸载荷作用下的变形模式,以及为数值仿真计算提供材料的开裂判据,通过试验研究,给出了加筋板的两种不同塑性变形模式。通过测量试验后加筋板裂纹的减薄率,利用体积等效原理确定了Q235钢在加筋板边界拉伸撕裂破坏模式中的开裂极限应变值,为结构在爆炸冲击作用下破损的数值仿真奠定了基础。

多次水下爆炸作用下钢板与焊接钢板冲击损伤特性

为了研究舰船结构在多次水下爆炸载荷作用下的抗爆抗冲击能力,基于水下爆炸鼓胀试验分别开展了5 mm、12 mm的船用A32背空钢板及焊接板的多次水下爆炸试验,得到了钢板与焊接板的塑性变形历程,测量并计算了钢板与焊接板受冲击区域沿半径各点处的挠度及厚度减薄率,分析了钢板与焊接板的塑性变形规律。结果表明:多次水下爆炸载荷作用下,焊接板与钢板的塑性变形形貌呈类球冠形,二者的厚度减薄率从中心位置到边界处呈先减小再增大的趋势,但焊接板的挠度小于钢板的挠度。A32钢板的变形模式主要为弯曲和拉伸变形,焊接板以弯曲变形为主。持续增加的水下爆炸载荷导致钢板中心位置与边界处拉伸断裂,而焊接板的焊缝及其热影响区发生脆性断裂。

冲击波和气泡载荷联合作用下加筋板塑性变形

水下爆炸冲击波和气泡载荷对舰船结构都有不同程度的毁伤作用,计算舰船结构在水下爆炸载荷作用下的塑性变形时,需要同时考虑两种载荷的影响。通过对加筋板结构刚塑性分析,运用Lagrangian方程,得到一种计算冲击波和气泡脉动压力波联合作用下加筋板塑性变形的方法。该方法计算结果与试验值和文献值吻合较好。对该计算方法的适用范围进行讨论,认为对于计算的加筋板模型,当R/W大于2.55时,可以忽略气泡载荷对加筋板塑性变形的影响;当R/W小于1.05时,需要对结构进行应变分析。

爆炸冲击载荷下加筋板塑性动力响应分析

基于非线性动力学软件Abaqus,对爆炸冲击载荷下的加筋板塑性动力响应行为进行研究,探讨加筋板的结构形式、载荷冲击波波形、材料应变率效应等参数对加筋板塑性动力响应的影响。仿真分析结果表明加筋板结构形式对加筋板抵抗爆炸载荷能力影响较为明显;冲击载荷峰值时间影响加筋板最终塑性变形的大小;应变率效应对加筋板最终塑性变形影响较大。

水下非接触爆炸加载下圆板塑性变形计算模型及影响因素研究

基于能量法提出了一种在水下非接触爆炸中可考虑入射冲击波多次加载效应和材料应变率效应的圆板塑性变形的计算模型。将模型计算结果与文献中的试验及仿真数据进行对比分析,探讨入射冲击波多次加载效应、材料应变率效应对圆板塑性变形的影响。研究结果表明:(1)对于水下非接触爆炸加载,仅考虑入射冲击波初次加载作用会严重低估塑性变形值,其结果与试验及数值模拟数据的平均偏差高达-51.73%;考虑入射冲击波二次加载效应后平均偏差降低为-19.80%,二次加载效应在毁伤评估中不容忽视;(2)不能仅考虑入射冲击波能对结构的加载变形,在加载变形中气泡能的贡献不可忽略;(3)材料应变率效应对模型计算结果影响较大。不考虑材料应变率效应虽然可显著降低模型计算结果与文献中试验及仿真数据的偏差,但是这样做不符合材料对强冲击响应的特性,不建议在毁伤评估中使用。