大型水面艦艇舷側(cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)爆的數(shù)值模擬研究.pdf

1、在現(xiàn)代海戰(zhàn)中，隨著反艦武器命中精度的提高和爆炸威力的增強(qiáng)，大型水面艦艇遭受反艦武器攻擊的概率和破壞程度也隨之增大。艦船被動(dòng)防護(hù)結(jié)構(gòu)是其最后一道防線，防護(hù)結(jié)構(gòu)是否安全可靠直接關(guān)系到艦船的生命力。本文針對反艦武器戰(zhàn)斗部在大型水面艦艇舷側(cè)多層防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部爆炸，采用理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法開展研究，主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下： （1）研究了空中爆炸沖擊波的產(chǎn)生及傳播規(guī)律。應(yīng)用非線性動(dòng)力學(xué)軟件MSC.DYTRAN，對空中爆炸沖擊波傳播的

2、全過程進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式吻合，驗(yàn)證了軟件和仿真方法的可行性和準(zhǔn)確性。討論了不同的炸藥狀態(tài)方程對空中爆炸沖擊波計(jì)算結(jié)果的影響。得出相關(guān)結(jié)論：在模擬爆炸沖擊波在空氣中傳播時(shí)，可按能量相等的方法將炸藥模擬為高壓氣體球，采用Gamma律狀態(tài)方程和ROE求解器，將得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。 （2）在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)板架在爆炸沖擊波作用下響應(yīng)的理論表達(dá)式，結(jié)合算例與相關(guān)文獻(xiàn)試驗(yàn)進(jìn)行對比?？紤]到反艦武器攻擊艦船防護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，研究了

3、板架的受載范圍，建立合適有限元模型分析板架在爆炸沖擊波作用下的塑性響應(yīng)模式。 （3）對艦船舷側(cè)多層防護(hù)結(jié)構(gòu)在爆炸載荷作用下的破壞進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了反艦武器戰(zhàn)斗部裝藥在艦船艙室內(nèi)爆過程的數(shù)值仿真。針對角隅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四種連接形式，分析在爆炸載荷作用下各種角隅形式的艙室結(jié)構(gòu)破壞模式，并提出抗爆性能較好的角隅加強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式。 （4）模擬了100kg TNT裝藥爆炸時(shí)空氣流體與結(jié)構(gòu)非線性耦合響應(yīng)的動(dòng)態(tài)過程及破壞特征，在分析的基礎(chǔ)上提出

4、防護(hù)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)思路。在瀉爆艙設(shè)置合理的瀉爆孔及較薄弱的艙壁結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)爆炸沖擊波順船長方向傳播，將會(huì)很大程度的減小沖擊波向內(nèi)層艙室傳播。 （5）實(shí)現(xiàn)了裝藥與殼體流固耦合產(chǎn)生破片的爆轟過程數(shù)值模擬，研究了反艦導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部爆炸后破片分布規(guī)律、速度特性以及考慮破片能量時(shí)沖擊波的強(qiáng)度。得出如下結(jié)論：從破片質(zhì)量分析的結(jié)果來看，戰(zhàn)斗部爆炸時(shí)0.1～1g之間小質(zhì)量破片占大多數(shù)；破片的速度均在2240～2334m/s之間，與破片質(zhì)量大小無關(guān)。這