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.     

Shock wave mitigation using zig-zag structures and cylindrical obstructions

The present study focuses on the mitigation of shock wave using novel geometric passages in the flow field. The strategy is to produce multiple shock reflections and diffractions in the passage with minimum flow obstruction, which in turn is expected to reduce the shock wave strength at the target location. In the present study the interaction of a plane shock front (generated from a shock tube) with various geometric designs such as, 1) zig-zag geometric passage, 2) staggered cylindrical obstructions and 3) zig-zag passage with cylindrical obstructions have been investigated using computational technique. It is seen from the numerical simulation that, among the various designs, the maximum shock attenuation is produced by the zig-zag passage with cylindrical obstructions which is then followed by zig-zag passage and staggered cylindrical obstructions. A comprehensive investigation on the shock wave reflection and diffraction phenomena happening in the proposed complex passages have also been carried out. In the new zig-zag design, the initial shock wave undergoes shock wave reflection and diffraction process which swaps alternatively as the shock front moves from one turn to the other turn. This cyclic shock reflection and diffraction process helps in diffusing the shock wave energy with practically no obstruction to the flow field. It is found that by combining the shock attenuation ability of zig-zag passage (using shock reflection and diffraction) with the shock attenuation ability of cylindrical blocks (by flow obstruction), a drastic attenuation in shock strength can be achieved with moderate level of flow blocking.     

间接边界元法模拟含裂纹介质中弹性波的传播

介绍了间接边界元法的基本理论,利用二维弹性动力边界积分方程解决了地震波在含裂纹介质中的散射问题。编写了地震波在二维非均匀介质中传播的数值模拟程序,模拟了爆炸点源在含裂纹介质中的传播情况,分析了裂纹的分布及填充物对波传播的影响。结果表明,边界元法是研究含裂纹介质中弹性波传播的有效工具。     

长坑道中防护门上的化爆冲击波压力研究

为了对坑道中的防护门抗化爆冲击波进行有效的设计,先需确切知道作用在防护门上的反射压力。首先基于Hopkinson比例定律,用LS-DYNA动力有限元软件模拟了常规炸药在坑道入口外爆炸情况下,长坑道中自由场冲击波峰值压力的衰减规律,并由此确定作用在防护门上的反射压力。计算结果与其他经验方法的预测结果进行了比较。可供防护门的设计及动力响应研究参考。     

有限水深Kelvin源格林函数及其导数的快速计算

应用线性船舶水动力学理论,将有限水深Kelvin移动兴波源格林函数分解成3部分:简单Rankine源集合、局部扰动项和波函数项。对各部分在亚临界和超临界航速时的快速计算分别作了讨论,其中对计算费时的局部扰动项采用了复数中的最陡下降积分法,加快了计算速度,进而引出各部分偏导数的计算。最后,比较了格林函数的差分值与偏导数值,计算了薄船兴波阻力与表面兴波,讨论了不同面元网格划分的收敛性,证实了亚临界、超临界航速兴波分别以横波、散波为主。     

轴向应力波作用下的圆柱壳弹塑性后屈曲

为揭示柱壳屈曲变形的发展机理及屈曲波与弹塑性应力波耦合传播间的关系,运用非线性显示动力学有限元分析方法对承受轴向高速冲击载荷作用下柱壳的弹塑性后屈曲过程进行了研究。分析结果表明:对于柱壳在轴向高速冲击下的弹塑性轴对称动力屈曲,主要屈曲变形发生在柱壳的两端,屈曲变形的产生及发展与应力波在壳中的传播过程密切相关;塑性应力波在整个屈曲过程中起了绝对支配的作用;屈曲波的产生及发展,都与塑性波的传播及反射有关;弹性应力波由于在整个屈曲过程中持续的时间极短,处于次要的地位。     

无线冲击波超压测试系统研究

对比了6种不同弹种的国军标对冲击波测试的要求,总结了现有引线式和存储式冲击波测试方法的优缺点。重点介绍了一种小型无线冲击波测试系统,给出了系统的组成、工作原理及实验结果,实测数据表明该系统工作可靠、使用方便,符合国军标的相关要求。     

一种求解飞行器廓线间断处超音速复杂流场的方法

用有限体积法求解三维完全气体的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,并将通量守恒的分区计算方法和Ｂ－Ｌ湍流模型修正结合在一起,捕捉到了间断处的分离涡、激波、膨胀波等流场信息     

弹丸对钢管混凝土结构冲击效应的数值模拟

为将模块化设计钢管混凝土结构用于防御工事的构建,进行20 mm口径弹丸垂直侵彻混凝土结构和不同钢管混凝土结构的数值模拟,对比不同结构的抗冲击性能,分析钢管混凝土结构抗冲击性能提高的机理.结果表明,正六边形钢管混凝土结构抗冲击性能良好,兼容了金属和混凝土材料的优点,克服了混凝土材料的脆性以及金属材料容易发生局部屈曲的缺点,为防御工事结构的改进提供了理论基础和参考依据.     

天波超视距雷达路径传播损耗仿真计算与分析

为研究天波超视距雷达路径传播损耗规律特性,针对天波超视距雷达电波传播特点,利用现有理论成果,建立了路径传播损耗的计算机仿真模型,设计了一种简洁的路径传播损耗仿真计算流程,仿真分析了各种因素对路径传播损耗的影响,得出了降低路径传播损耗的有效措施,为天波雷达的作战使用提供了理论依据.