水下爆炸是一种很复杂的工况研究,在现代海洋战争中这种爆炸发挥了很大的作用,但是我国由于经验匮乏导致理论方面起步很晚。不仅是军事范围,民用领域和工业领域水下爆炸理论的发展仍未达到其他强国类似的水平。79123
船体水下爆炸冲击载荷作用的试验模拟中,一直有很多难题无法解决,比如梁单元方向点如何定义,流场的大小和单元尺寸的选取,这些问题在建模过程中都无法回避,孙丰,吴彬,王拮,白兆宏提出两点在工程试验中相当实用的建模
方案[11],减少了试验前处理过程中可能出现的人为误差,从侧面使得仿真计算的精度得到了改善。经试验发现选取恰当的流场尺寸可以更好更方便的分析船体
受冲击作用下的动态响应,其中远距法可以有效的减少在建模过程中由于梁单元方向点定义引发的问题。
在现代海战中,要能完好的发挥舰船的作战性能,就必须提高船体的抗爆炸冲击能力。在船舶结构动力学中,船体结构在水下爆炸载荷作用下的变形情况的研究是一项基础且重要的内容。其中,通过对实体船只进行爆炸实验来评估船体吸收能量和抵抗变形的能力是最准确且有效的方法。但是我国水下爆炸实验的开展相对较少,主要原因是该试验需要投入的人力物力财力过多,这在一定程度上影响了船体抗爆炸冲击能力的提升。但是若采用等比例缩小模型进行水下爆炸实验会受到相似理论的影响,如果缩小比例较小,那么试验所需费用与前者相差不远,进行该试验的意义并不大,但是若使用缩小比例较大的模型,那么模型尺寸会很小,制作起来会很困难,且试验结果的准确性也得不到保证,不能用来代表船体真实的抗爆性能。因此使用船体等比模型的一部分进行水下爆炸试验来评估船体抗爆性能是一个可行的方案。王军,郭君,杨棣,姚熊亮对船体部分结构在水下爆炸冲击载荷作用下的船底板架变形情况进行了试验研究及理论分析[12],基于能量法和薄板的大挠度弯曲理论对船体底部薄板进行了局部变形的研究,并发现船体部分结构在受水下爆炸冲击载荷作用下会产生明显的刚体运动,论文网
形成变形的主要区域是纵桁和实肋板交叉的板格,通过对比理论求解的结果和试验结果,发现两者较为接近,为计算船体外板变形和局部强度的考核提供了技术支撑。JinQiankun使用ABAQUS有限元软件对水下爆炸冲击载荷作用下的船体剖面进行了数值仿真,对其在非接触性爆炸作用下的动态响应进行了研究,其有限元模型包括流体网格所使用的尺寸大小和其初始边界条件等。通过比较理论结算和仿真试验得出的加速度和速度响应结果,发现两者较为接近,并且文中也考虑了阻尼因子对实验结果的影响。在理论研究中,除了研究船舶整体结构在爆炸冲击作用下的变形,还有一个重点便是船用板在水下爆炸冲击载荷作用下的动态响应。丁旭权,周盼使用ABAQUS有限元软件对船体结构在水下爆炸冲击载荷作用下的动态响应进行了数值仿真计算,研究了板材的最大塑性应变和爆炸冲
击波强度的关系,总结了平板在水下爆炸作用下的几种毁伤形态[14]。他们发现炸药质量,爆距,板的厚度等因素都会对板的塑性变形产生很大的影响。通过数
值仿真研究,归纳了船用外板在水下爆炸冲击载荷作用下的变形过程以及不同工况下的毁伤模式[15-16]。
由于加筋板在结构上并不比普通船用薄板厚重,并且可能具有的优于薄板的抗爆性能,使用加筋板代替普通薄板以提升舰船的抗爆性能成了优化舰船结构的
一种方法。陈舸,王龙侃,祝祥刚,孙登成[17]使用ABAQUS有限元软件对不同水下爆炸载荷作用下的加筋板的动态响应进行了计算研究,其得到的加筋板受爆炸产生的位移随时间变化的曲线可以为后来加筋板结构的优化设计提供理论支持,借此提高船用加筋板的能量吸收和抗爆性能,并且证明了在建模过程中通过流固耦合方法对加筋板的动态响应进行分析的方案是可行的。试验现象表明,在爆炸冲击波传递到加筋板的初始阶段,加筋板会在变形后有一段小幅度的回落现象,这一现象主要是由于加强筋的抵抗变形作用使得板产生了弹性变形。朱锡,