1.4 研究方法、步骤和措施

本文的研究工作主要是采用有限元软件 ANSYS/LS-DYNA 对单层板、双层 板和夹层板结构在空气爆炸载荷作用下的动态响应进行数值模拟。

研究步骤和措施如下：

（1）调研收集分析有关资料，熟练掌握 ANSYS 进行建模，加载以及各种 静态和动态分析，在此基础上运用 ANSYS/LS-DYNA 研究简单结构的抗暴性能； 熟练运用 ANSYS 有限元软件对单层板、双层板和夹层板在空中爆炸载荷作用下 的动态响应进行模拟。

（2）熟悉 ANSYS 的 APDL 文件和 DYNA 计算 K 文件，然后对船用不同材 料参数的夹层结构的抗爆性能进行研究。

（3） 进一步研究不同结构型式的夹层板的抗爆性能，研究并分析其在爆载 荷下的变形和破坏形式，提出夹层板结构抗爆性能的建议。

第二章 空中爆炸理论及数值仿真简介

2.1 引言

本章首先对国内外研究学者得到的关于爆炸方面的研究理论成果进行一些 归纳和介绍，然后采用 ANSYS/LS-DYNA 有限元软件模拟炸药在空气中爆炸形 式及其产生的冲击波的传播模式，为下文研究单层板、双层板和夹层板结构做一 个方法上的铺垫。

2.2 爆炸过程及其物理特征

2.2.1 爆炸

爆炸是指物质在瞬间迅速燃烧并产生大量的热，使气体体积迅速膨胀并在瞬 间产生极大的压力，这种瞬间的极大压力会对周围的结构产生巨大的的破坏作用。 同时产生冲击波，这种冲击波是造成结构破坏的最直接原因[4]。

2.2.2 爆炸冲击波的形成

爆炸物质发生剧烈爆炸时,产生的高温高压气体以极高的速度膨胀，像活塞 运动的一样挤压周围气体，将爆炸反应释放出的部分能量传递给周围压缩的气体 层，气体层受到冲击而发生扰动，这种扰动在空气中的传播就称为冲击波[5]。

2.2.3 冲击波的基本关系式

通过质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律将冲击波前后各物理参量 联系起来。如图 2.1 所示， p0 、0 、 v0 和 e0 分别表示冲击波前面的压力、密度、 速度和能量，而 p 、 、 v 、和 e 表示冲击波后面的压力、密度、速度和能量