复合材料对多层防护舱壁结构抗爆性能的影响研究
发布时间：2024-04-08 05:23
近些年,计算机技术的发展带动了武器的制导精度,使得舰船在执行任务过程中受到攻击的风险日益增大。为了应对舰船遭受武器攻击的风险,提高舰船的防护性能显得尤为重要,舰船防护性能的提高不仅保障了舰队的综合作战能力,还在一定程度上提高了舰船的生命力,因此不断创新发展新型的舰船防护结构已成为各国的共识。本文根据水下爆炸载荷的特点,以水面舰船舷侧防护结构作为研究对象,对水下接触爆炸的现象进行数值模拟研究,在此基础上对复合材料多层防护结构在爆炸冲击作用下的局部破坏损伤特性进行分析,并选取了在不同结构参数条件下,复合材料防护结构的抗爆性能优劣。具体研究内容如下:(1)采用LS-DYNA中的ALE流固耦合数值算法,对多层舰船防护结构在遭受接触爆炸作用下的破坏情况进行分析,提出了考虑流固耦合界面的三舱室结构在爆炸作用下的动态响应的数值计算方法,并与试验和理论的结果进行比较,吻合较好。在此基础上,分析了钢板的塑性区的范围、压力时程曲线等动态参数。(2)为了研究复合材料舰船防护结构的抗爆性能,建立钢板-氧化铝陶瓷-钢板层合板(SPS)的舰船多层防护结构的有限元模型,从结构破口大小、损伤变形、应力、位移和结构吸能...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 舰船结构抗爆响应研究现状
1.2.2 复合材料抗冲击研究现状
1.3 本文的主要工作
第2章 爆炸冲击基本理论
2.1 引言
2.2 爆炸的基本概念与理论
2.2.1 凝聚炸药的爆轰过程
2.2.2 爆轰波的CJ理论及爆轰产物的状态方程
2.2.3 爆轰波的传播
2.2.4 爆轰波对结构的影响
2.3 水下爆炸理论
2.3.1 水下爆炸载荷的分类
2.3.2 水中冲击波的初始参数
2.3.3 水中冲击波的基本方程
2.3.4 水下爆炸压力峰值的经验公式
2.4 接触爆炸
2.5 本章小结
第3章 舰船防护结构在水下爆炸作用下的破坏研究
3.1 引言
3.2 流固耦合数值计算方法
3.2.1 有限元软件LS-DYNA
3.2.2 LS-DYNA的算法
3.3 板壳结构破损分析
3.3.1 花瓣开裂前后的能量分析
3.3.2 破口半径的确定
3.4 水下接触爆炸载荷作用下舰船防护结构破坏研究
3.4.1 试验模型介绍
3.4.2 有限元模型
3.4.3 材料参数选取
3.4.4 破坏准则
3.5 仿真结果分析
3.5.1 破口分析
3.5.2 塑性区分析
3.5.3 压力时间曲线
3.6 本章小结
第4章 水下爆炸载荷作用下夹层板防护结构的响应分析
4.1 引言
4.2 SPS结构在爆炸作用下数值模型化技术研究
4.2.1 建模方式
4.2.2 接触定义
4.3 SPS结构面板及夹芯层材料介绍
4.3.1 计算模型的选择
4.3.2 材料参数的选择
4.3.3 陶瓷材料计算模型验证
4.4 水下接触爆炸作用下夹层板防护结构的数值模拟
4.4.1 有限元模型
4.4.2 夹层板防护结构计算结果及分析
4.5 夹层板与传统钢板防护结构性能比较
4.6 本章小结
第5章 复合材料舰船防护结构的选择与优化
5.1 引言
5.2 复合材料舰船防护结构设计
5.2.1 金属/氧化铝陶瓷复合材料的抗冲击性能
5.2.2 氧化铝陶瓷/金属复合材料的抗冲击性能
5.2.3 氧化铝陶瓷/金属复合材料与SPS防护结构抗冲击性能比较
5.3 氧化铝陶瓷/金属复合材料抗爆性能的影响分析
5.3.1 厚度配置对复合材料抗爆性能的影响
5.3.2 面密度对复合材料抗爆性能的影响
5.4 舰船防护结构中舱室距离影响仿真分析
5.4.1 有限元模型
5.4.2 不同舱室距离的数值结果及分析
5.5 复合材料在防护舱室中位置影响仿真分析
5.5.1 有限元模型
5.5.2 数值结果对比分析
5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3948546
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 舰船结构抗爆响应研究现状
1.2.2 复合材料抗冲击研究现状
1.3 本文的主要工作
第2章 爆炸冲击基本理论
2.1 引言
2.2 爆炸的基本概念与理论
2.2.1 凝聚炸药的爆轰过程
2.2.2 爆轰波的CJ理论及爆轰产物的状态方程
2.2.3 爆轰波的传播
2.2.4 爆轰波对结构的影响
2.3 水下爆炸理论
2.3.1 水下爆炸载荷的分类
2.3.2 水中冲击波的初始参数
2.3.3 水中冲击波的基本方程
2.3.4 水下爆炸压力峰值的经验公式
2.4 接触爆炸
2.5 本章小结
第3章 舰船防护结构在水下爆炸作用下的破坏研究
3.1 引言
3.2 流固耦合数值计算方法
3.2.1 有限元软件LS-DYNA
3.2.2 LS-DYNA的算法
3.3 板壳结构破损分析
3.3.1 花瓣开裂前后的能量分析
3.3.2 破口半径的确定
3.4 水下接触爆炸载荷作用下舰船防护结构破坏研究
3.4.1 试验模型介绍
3.4.2 有限元模型
3.4.3 材料参数选取
3.4.4 破坏准则
3.5 仿真结果分析
3.5.1 破口分析
3.5.2 塑性区分析
3.5.3 压力时间曲线
3.6 本章小结
第4章 水下爆炸载荷作用下夹层板防护结构的响应分析
4.1 引言
4.2 SPS结构在爆炸作用下数值模型化技术研究
4.2.1 建模方式
4.2.2 接触定义
4.3 SPS结构面板及夹芯层材料介绍
4.3.1 计算模型的选择
4.3.2 材料参数的选择
4.3.3 陶瓷材料计算模型验证
4.4 水下接触爆炸作用下夹层板防护结构的数值模拟
4.4.1 有限元模型
4.4.2 夹层板防护结构计算结果及分析
4.5 夹层板与传统钢板防护结构性能比较
4.6 本章小结
第5章 复合材料舰船防护结构的选择与优化
5.1 引言
5.2 复合材料舰船防护结构设计
5.2.1 金属/氧化铝陶瓷复合材料的抗冲击性能
5.2.2 氧化铝陶瓷/金属复合材料的抗冲击性能
5.2.3 氧化铝陶瓷/金属复合材料与SPS防护结构抗冲击性能比较
5.3 氧化铝陶瓷/金属复合材料抗爆性能的影响分析
5.3.1 厚度配置对复合材料抗爆性能的影响
5.3.2 面密度对复合材料抗爆性能的影响
5.4 舰船防护结构中舱室距离影响仿真分析
5.4.1 有限元模型
5.4.2 不同舱室距离的数值结果及分析
5.5 复合材料在防护舱室中位置影响仿真分析
5.5.1 有限元模型
5.5.2 数值结果对比分析
5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3948546
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3948546.html