圆柱壳承受水下爆炸作用时的动响应

本文提出了有限水域内水下爆炸实验设计的一般考虑方法,结合实验结果得到了各种条件(λ/D)下圆柱壳受水下爆炸作用时的壁压分布规律,采用塑性动力学中绝对最小原理对结构响应进行了数值计算,给出了冲击波作用下圆柱壳响应的一种偏安全估算方法。     

水下爆炸载荷作用下夹芯圆柱壳的动态响应

采用有限元数值模拟方法,对夹芯圆柱壳在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行了分析.在夹芯防护层质量给定的情况下,通过对不同夹芯层相对密度下内部圆柱壳体获得的最大加速度进行比较,得出了最优的夹芯层相对密度.同时,还对内部圆柱壳体的等效应力和夹芯层的变形进行了分析.研究结果表明:夹芯防护层对爆炸冲击波有较好的衰减作用,且对里面的圆柱壳体起到了较好的保护作用,具有优异的抗冲击防护特性.     

关于圆柱壳在水下爆炸冲击波作用下二次加载现象的数值模拟研究

运用大型商业有限元程序MSC.DYTRAN数值模拟了水下爆炸冲击波载荷作用下自由环肋圆柱壳的非线性动态响应.采用一般耦合算法(generalcoupling)模拟流体与结构的耦合效应,计算中考虑了材料的应变率强化效应,几何非线性的影响,分析了空穴现象的产生和二次加载对结构响应的影响.仿真结果表明,相同工况和厚度下的无限自由平板和自由环肋圆柱壳,后者的空化时间比前者长,而壳体运动的最大速度后者比前者低.     

具有初始挠度的环肋圆柱壳在静水外压作用下的应力分析

本文讨论了壳板初挠度对环肋圆柱壳在静水外压作用下应力分布的影响,用理论分析的方法预报了有初挠度壳体中的应力。通过对涡型初挠度的讨论,建立了初挠度范围因子的概念,提出了具有普遍意义的初挠度数学模型,并且用线性小挠度理论对具有非轴对称初挠度的弹性环肋圆柱壳进行了求解并与SAPV计算结果进行了比较。理论分析表明,初桡度范围对壳体应力也有较大的影响,外凸和内凹初挠度对壳体应力的影响是不同的。因此,应该综合讨论初挠度幅值、范围以及凸凹形式对环肋圆柱壳壳体应力的影响。     

不同材料壳体装药在空气中爆炸威力试验研究

为评估装药壳体材料对爆炸毁伤威力的影响,对裸装药、碳纤维复合壳体、钢壳体装药在空气中的爆炸破坏效应进行了试验研究,试验获得了3种装药冲击波超压曲线.试验结果表明,同样装药情况下,裸装药爆炸冲击渡超压大于带壳装药,碳纤维复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压相对钢壳体装药高,且不会产生破片对远距离目标造成破坏;而钢壳体装药爆炸产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应.     

圆柱壳在轴向压力作用下的稳定性和振动特性

利用Hamilton原理得出轴向压力作用下圆柱壳位移增量的动力学方程,推导了方程的解析解。通过数值计算,分析了轴向压力作用下圆柱壳的临界屈曲压力随壳体长度变化的曲线,讨论了壳体几何参数(L,h)变化和轴向力幅值变化对振动频率影响的变化曲线。数值计算结果表明,圆柱壳的临界屈曲压力与失稳模态紧密相关;圆柱壳的自振频率随壳体的长度增加而下降,随壳体的厚度增加而提高;圆柱壳的自振频率和最低频率随轴向压力的增大而下降。     

水下爆炸中自由场压力和船体壁压的测量与分析

对水下爆炸中自由场压力的水面截断效应及冲击裁荷与船体相互作用的船体壁压进行了分析,得出了自由场压力的水面截断效应及早期的船体壁压计算近似公式.测量结果表明,球形装药中心起爆后形成的冲击波一般不是一条光滑曲线,而是会有多个振荡峰;当自由场压力测点离水面较近时,测量的自由场压力会出现明显的水面截断现象;船板在水中爆炸冲击渡的作用下产生的运动和变形对水中压力场有很大影响,舰体壁压反射系数与冲击波的入射角度有关.     

水下爆炸载荷作用下受损加肋圆柱壳的剩余屈曲强度计算

研究了在水下爆炸载荷作用下受损的加肋圆柱壳的屈曲.结合DYTRAN软件和NASTRAN软件计算了水下爆炸载荷作用下受损的加肋圆柱壳的剩余屈曲强度,并且提出了一种结合上述两种软件计算加肋圆柱壳的剩余屈曲强度的方法.数值计算表明,预测结果与实验结果吻合较好.     

基于混合变量传递函数方法的圆柱壳屈曲分析

提出了一种分析正交各向异性圆柱壳和阶梯圆柱壳稳定性问题的混合变量传递函数方法。首先在壳体环向利用三角级数对位移变量进行展开 ,利用Fl櫣ｇｇｅ薄壳理论和变分原理 ,建立圆柱壳的平衡方程 ,找出对偶力变量 ,将平衡方程写成混合变量形式 ;通过定义混合状态变量 ,建立了系统的状态空间方程 ;然后利用传递函数方法 ,得到了具有任何轴对称边界条件轴压圆柱壳屈曲问题的解析解 ;最后通过位移连续和力平衡条件 ,得到了阶梯圆柱壳屈曲问题的解。理论解推导过程表明此方法在引入边界条件和进行阶梯圆柱壳求解时非常方便。算例分析的结果验证了本方法的正确性     

夹芯复合材料圆柱壳在静水压力下的承载能力试验

为研究极限复合材料圆柱壳在静水压力下的损伤现象和机理,首先基于钢制耐压壳比重大以及声学和磁学性能差的缺点,提出了使用夹芯复合材料圆柱壳作为潜水器耐压壳的新型结构形式;然后,采用试验研究,比较了两种模量芯材的夹芯复合材料圆柱壳结构在静水压力下的承载能力;最后,根据两种壳体的特点,设计了两种不同的试验方案进行试验,得到了壳体的失效载荷,并通过应变片测定了壳体复合材料表层上相应测点在试验过程中的应变数据。得到以下结果:HW-S01壳体受到屈曲效应的破坏,而HW-055壳体由于局部复合材料应力过载而失效;HW-S01壳体的试验失效荷载为1.34 MPa,HW-055壳体的失效载荷为11.2 MPa。试验结果表明:该夹芯复合材料圆柱壳有能力承受超过1 000 m水深的静水压力,可以对大潜深潜水器全复合材料耐压壳的设计研究提供参考。     

壳间声桥刚度对双层圆柱壳声振耦合特性的影响

考虑实肋板的面内振动,建立了通过声桥耦合的双层圆柱壳声振模型,计算了双层圆柱壳在不同壳间连接刚度下的振声性能,分析了壳间声桥刚度对双层壳声振耦合特性的影响,得出了声桥耦合特性的主要控制频带.结果表明:壳间声桥刚度直接影响双层壳耦合方式;当实肋板刚度较大时,在低频,水层的耦合作用表现略强,在较高的频率范围,实肋板的耦合作用要大得多;当实肋板刚度较小,尤其是接近壳间流体的等效刚度时,壳间流体耦合作用较强,是主要的声传递通道,壳体辐射声功率较小,对减振降噪有利.在保证壳体刚度的情况下,尽量减小壳间连接刚度可有效降低壳体辐射噪声.     

带壳体云爆弹药液体燃料抛撒的数值模拟

建立了带壳体云爆弹药数值模拟模型,分析了圆柱壳体的断裂准则。壳体材料采用Johnson-Cook热粘性本构方程,断裂准则采用Taylor断裂应力准则,应用Autodyn软件进行了数值模拟,给出了内部爆炸载荷下液体燃料的压力曲线和速度曲线,并进行了分析。     

浅水爆炸特性数值模拟研究

为对浅水爆炸的荷载特性进行研究,首先采用LS-DYNA建立的浅水爆炸三维数值模拟模型对浅水爆炸的冲击波传播与气泡脉动进行了模拟,通过与经验计算公式对比验证了模型的可信性;然后,对浅水爆炸的荷载特点和分布规律进行了分析,并初步探究了水面及水底的影响规律,得到如下结论:LS-DYNA可实现浅水爆炸的有效模拟,模拟结果符合理论形态,且计算得到的荷载峰压和比冲量等特性参数与经验公式吻合良好。浅水爆炸荷载峰压在冲击波传播阶段出现,气泡脉动阶段荷载的比冲量则明显高于冲击波传播阶段,在浅水爆炸毁伤效应研究中,以上两个阶段均需考虑。炸药起爆深度附近及其以下水域为浅水爆炸荷载的主要作用区域。水面反射稀疏波和水底反射冲击波的峰压和衰减时间与冲击波相近;随着爆深增加,反射波对水面及水底附近位置影响增大,对水域中间位置的影响先减小后增大。     

爆炸冲击波对装甲车辆的毁伤效能

针对弹药爆炸对装甲车辆毁伤这一复杂问题进行了合理的简化,研究冲击波对靶板的作用过程。利用AUTODYN软件对爆炸冲击波对靶板的作用过程进行了数值模拟,分析了靶板前后空气压力的变化情况,得到爆炸冲击波作用下靶板中心的挠度值,并与理论计算结果相对比,二者具有良好的一致性,为下一步冲击波的毁伤效能研究提供参考。     

水中爆炸作用下隧道毁伤效应研究

为研究隧道在水中爆炸荷载作用下的毁伤机理和破坏形态,选取典型管节,建立隧道管节的耦合Lagrange-Euler(CLE)三维数值模型,通过水下爆炸试验验证了CLE方法和材料模型的准确性。开展隧道管节的毁伤效应数值模拟,分析冲击波作用过程、管节损伤演化过程和管节破坏机理;进行参数分析,比较不同炸药当量和爆炸距离对管节毁伤程度和破坏模式的影响。结果表明：在水中爆炸作用下,隧道管节的损伤过程超过冲击波的作用时间。在同种炸药当量下,管节前壁的损伤程度随爆炸距离的增加而降低;后壁的损伤程度主要受炸药当量影响,爆炸距离对其影响较小。以位移变形为损伤指标,拟合得到函数关系式,并给出不同破坏程度的临界曲线,可用于评估隧道管节的破坏程度。     

基于均匀实验设计的温压战斗部爆炸冲击波毁伤仿真研究

以温压战斗部爆炸冲击波对地下目标的毁伤为背景,设计毁伤仿真模拟的基本方案,在对影响冲击波毁伤因素合理分析的基础上,利用均匀试验设计方法设计以装药密度、空气温度、大气压强以及混凝土密度为影响因素的均匀试验方案,最后通过正态分布检验图和Bootstrap法等方法对毁伤参数的统计特性进行研究。结果表明,固定条件下温压战斗部爆炸冲击波对地下目标的毁伤中,毁伤参数值具有明显的正态分布特性,对后续结合现场试验数据确定毁伤参数真值和毁伤试验鉴定提供了一定的指导和借鉴作用。     

弹性贮液圆柱壳的动力特性分析

文中论述了一种贮液圆柱壳动力特性的分析计算方法,分析了弹性壳和液体之间的相互耦合作用。假设贮液满足速度势理论,对于圆柱空壳采用有限元法计算其动能和应变能。采用这种方法,节点未知数数目远小于壳体和液体部分都采用有限元法时的节点未知数数目。     

破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片先后作用的临界爆距研究

为探讨破片式战斗部空中爆炸下冲击波与破片的先后作用机制,通过分析冲击波和破片在空气中的运动规律,在考虑壳体对冲击波强度的影响下,建立了冲击波与破片先后作用临界爆距的理论计算模型,并进行了实例分析。实例分析验证了理论模型的合理性和有效性。在此基础上,对临界爆距的影响因素进行了讨论,发现战斗部装填系数、装药类型以及壳体厚度对临界爆距的影响较大,而破片质量和形状对临界爆距的影响较小;随装填系数、装药爆热和爆速、破片质量的增大,临界爆距值均相应减小;随着壳体厚度和破片形状不规则度的提高,临界爆距值相应增大。     

潜艇耐压壳抗爆性与壳体材料的韧性要求

为了确定潜艇耐压壳合理的韧性水平,必须同时从结构和冶金的角度,分别搞清壳体母材韧性与焊缝韧性对耐压壳局部抗爆性的贡献。本文利用带肋壳板结构单元模型,对潜艇耐压壳在近距离、小药量局部爆炸下的断裂特征,进行了试验研究。通过对断裂的起裂部位与裂纹扩展路径以及其断口形貌的分析,证实了对壳体材料韧性的要求,主要不在于其抗起裂性能,而应使其具有出色的止裂韧性。     

炸药冲击波激励气体辐射的数值模拟

建立了炸药冲击波激励气体辐射的物理模型和数学模型。用MMIC - 2D软件对爆炸过程进行了模拟计算。分析了冲击波作用下气体的流动特性 ,并给出了爆炸全场的密度分布及随时间的变化规律