破片侵徹作用下新型艙壁結(jié)構(gòu)型式及動態(tài)響應(yīng)研究.pdf

1、水面艦艇是海上攻防體系的主要平臺，艦船艙室則是艦艇戰(zhàn)斗力及生命力的有效保障。作為艦船所面臨的最大威脅，反艦武器對水面艦艇的攻擊方式主要有兩種：外部爆炸和內(nèi)部爆炸。外部爆炸可造成艦體結(jié)構(gòu)的變形、破損；內(nèi)部爆炸則是鉆入目標(biāo)內(nèi)部后爆炸，其爆炸后產(chǎn)生的沖擊波與高速破片可以對結(jié)構(gòu)內(nèi)部人員及設(shè)備造成嚴(yán)重毀傷。作為防御高速破片的主要屏障，提高艦船艙壁結(jié)構(gòu)的抗侵徹性能對提高大型水面艦艇的生命力有著十分重要的意義。
　　基于對高速破片侵徹載荷工況的

2、研究，本文運(yùn)用瞬態(tài)動力學(xué)有限元分析軟件，對傳統(tǒng)加筋艙壁結(jié)構(gòu)、U型夾芯艙壁結(jié)構(gòu)以及新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了高速破片侵徹作用下的數(shù)值仿真計(jì)算；在新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，保持靶板質(zhì)量相同，改變蜂窩胞單元層數(shù)，設(shè)計(jì)9種計(jì)算工況；保持靶板質(zhì)量相同、蜂窩胞單元層數(shù)一定，改變上下面板與蜂窩胞壁的厚度比，設(shè)計(jì)12種計(jì)算工況；保持靶板上下面板厚度相同，改變蜂窩胞單元層數(shù)以及蜂窩胞壁的厚度，設(shè)計(jì)11種計(jì)算工況。對上述工況進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，研究不同工況下

3、艙壁結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)和吸能特性。
　　本文開展工作如下：
　?。?）抗侵徹問題的研究方法及現(xiàn)狀。具體研究了提高艦船艙壁結(jié)構(gòu)抗侵徹性能的重要性、抗侵徹問題的研究方法、抗侵徹問題的研究現(xiàn)狀、抗侵徹防護(hù)裝甲材料的研究現(xiàn)狀，以及抗侵徹防護(hù)裝甲結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀；分析了本文所設(shè)計(jì)的新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路、蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的性能、用途以及研究現(xiàn)狀。
　?。?）侵徹?cái)?shù)值仿真的關(guān)鍵技術(shù)。歸納總結(jié)了侵徹?cái)?shù)值仿真的關(guān)鍵技術(shù)，具體包括：有限元

4、方法的發(fā)展、有限元方法在侵徹問題中的應(yīng)用、非線性有限元控制方程、顯示積分求解法、影響數(shù)值仿真結(jié)果的因素討論，以及瞬態(tài)動力學(xué)有限元分析軟件MSC/DYTRAN的簡單介紹等。
　?。?）不同結(jié)構(gòu)型式艙壁的抗侵徹性能研究。對傳統(tǒng)加筋結(jié)構(gòu)靶板、U型夾芯結(jié)構(gòu)靶板以及新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)靶板進(jìn)行了高速破片侵徹作用下的數(shù)值仿真計(jì)算，并通過對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，得出：新型蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)抗侵徹性能較優(yōu)的結(jié)論。
　?。?）新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)不同蜂

5、窩胞單元層數(shù)對靶板抗侵徹性能影響的有限元研究。在保證靶板材料、尺寸、質(zhì)量等因素不變的前提下，對蜂窩胞單元取一層、兩層、三層及四層時(shí)，高速破片侵徹作用下的新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算，并通過對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，得出：當(dāng)蜂窩胞單元層數(shù)為兩層時(shí)，新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)的抗侵徹性能較優(yōu)這一結(jié)論。
　?。?）新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)上下面板與蜂窩胞壁厚度比不同對靶板抗侵徹性能影響的有限元研究。在保證靶板材料、尺寸和質(zhì)量等因素不變的前提

6、下，改變具有兩層蜂窩胞單元的新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)上面板、蜂窩胞壁、下面板的厚度比，并對厚度比分別取3:1:3、2:1:2、1:1:1、1:2:1以及1:3:1的新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行高速破片侵徹作用下的數(shù)值仿真計(jì)算，并通過對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，得出：當(dāng)上面板、蜂窩胞壁、下面板厚度比取2:1:2時(shí)，新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)的抗侵徹性能較優(yōu)這一結(jié)論。
　?。?）新型蜂窩夾芯艙壁結(jié)構(gòu)單位質(zhì)量吸能的有限元研究。在保證靶板材料、尺寸、上下面