船舶舷側(cè)結(jié)構(gòu)的抗爆性能研究及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著國防科技的快速發(fā)展,各種水面作戰(zhàn)武器的打擊力度及打擊精度都大幅提高,打擊手段也不斷豐富,在一線服役的艦船遭受武器攻擊和破壞的風(fēng)險隨之不斷升高。為了能夠?qū)λ卤鞯墓糇龀鲇行У姆雷o,保證水面艦船在受到攻擊后仍然保有生命力,各個國家都在積極地開展水下爆炸載荷作用機理、結(jié)構(gòu)在水下爆炸作用下的響應(yīng)機理以及結(jié)構(gòu)抗沖擊性能理論、優(yōu)化設(shè)計等領(lǐng)域的理論及實驗研究,并不斷探索和提出新型的抗沖擊舷側(cè)結(jié)構(gòu)。
　　艦船舷側(cè)結(jié)構(gòu)在遭受水下爆炸載荷作用

2、時,會在很短的時間內(nèi)發(fā)生非常復(fù)雜的非線性動態(tài)響應(yīng),是一個強非線性問題。想要通過數(shù)學(xué)模型來得到此類復(fù)雜問題的解析解是非常困難的,同時,試驗研究也受限于其試驗本身的不確定性和資金問題,無法大規(guī)模應(yīng)用。在這樣的背景之下,本文采用數(shù)值仿真試驗的方法,既解決了數(shù)學(xué)模型求解難的問題,也不存在過多資金成本的問題,從爆炸載荷特性、不同形式的舷側(cè)結(jié)構(gòu)對載荷的響應(yīng)以及舷側(cè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計幾個方面入手對水下爆炸載荷下的船舶結(jié)構(gòu)響應(yīng)以及優(yōu)化設(shè)計進行了研究,并討論

3、了不同形式結(jié)構(gòu)抗爆性能的差異。
　　本文首先在研究了炸藥爆轟理論的基礎(chǔ)上,采用庫爾半理論半經(jīng)驗公式,模擬了沖擊波載荷在艦船舷側(cè)結(jié)構(gòu)上的作用,為計算結(jié)構(gòu)的響應(yīng)提供了理論基礎(chǔ)。
　　在此基礎(chǔ)上,本文通過顯示非線性有限元求解技術(shù),對結(jié)構(gòu)簡化模型的動態(tài)響應(yīng)過程進行了仿真模擬,計算結(jié)果給出了結(jié)構(gòu)在沖擊波載荷下的加速度、速度、位移等結(jié)構(gòu)響應(yīng)以及各部分構(gòu)件的吸能、比吸能水平等結(jié)構(gòu)性能。同時,本文還從結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的角度給出了三種具有抗沖擊

4、性能的舷側(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)計,并針對每種設(shè)計對上述的動態(tài)響應(yīng)進行了分析和比較。
　　結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)與結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)息息相關(guān),結(jié)構(gòu)的板厚布置、結(jié)構(gòu)的形狀設(shè)計都或許會很大程度地影響到結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。為了探究結(jié)構(gòu)中各個參數(shù)對結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響,文章引入了試驗設(shè)計對設(shè)計輸入?yún)?shù)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)輸出的關(guān)系進行了研究。同時使用智能優(yōu)化算法對結(jié)構(gòu)進行尺寸和形狀兩個層面上的優(yōu)化,得到滿足約束條件的結(jié)構(gòu)最優(yōu)解。文章在優(yōu)化過程中還引入了近似模型的概念,并以該模型來