艦船艙室內(nèi)爆載荷的特性研究.pdf

1、較優(yōu)的防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計是提高艦船生命力的重要途徑之一。但對于防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，最核心的是要確定艦船艙室內(nèi)爆下的載荷特性。只有較好地掌握了艙室內(nèi)爆下的載荷特性，才能對艙室結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能進(jìn)行合理評估，設(shè)計提出較優(yōu)的防護(hù)結(jié)構(gòu)。論文以艦船典型艙室為研究對象，運用實驗和數(shù)值計算方法對其艙室內(nèi)部載荷特性研究，主要的研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)闡述了爆炸沖擊波的形成和傳播特性，并對空爆下的爆炸沖擊波進(jìn)行了數(shù)值仿真。對高階FCT算法和多物質(zhì)算法對沖擊

2、波進(jìn)行了比較計算研究，計算結(jié)果表明高階FCT算法的精度高于多物質(zhì)算法;同時對網(wǎng)格密度和起爆條件進(jìn)行了探討，結(jié)果表明當(dāng)網(wǎng)格越細(xì)時，結(jié)果會更加的準(zhǔn)確，但是同時會帶來運算時間的加倍。對于起爆條件來說，在不需要模擬爆轟階段的前提下，采用Gamma律狀態(tài)方程的計算結(jié)果比JWL狀態(tài)方程的計算結(jié)果要更準(zhǔn)確。
　　(2)對某典型艙室爆炸進(jìn)行了內(nèi)壁上的載荷特性實驗和仿真對比研究，驗證了仿真方法的可靠性的同時運用仿真方法對艙內(nèi)爆炸載荷的作用過程進(jìn)行了

3、分析，根據(jù)爆點位置和沖擊波的反射規(guī)律可知在防御縱艙壁和舷側(cè)之間的沖擊波傳播速度要大于在兩橫艙壁之間的沖擊波速度，且更容易在縱艙壁與舷側(cè)之間以及上下甲板之間形成高壓區(qū)域，基于這種傳播路徑和特性，在舷側(cè)開適當(dāng)?shù)臑a爆孔將有效的降低艙內(nèi)的沖擊波匯聚壓力。
　　(3)對雙層艙室結(jié)構(gòu)模型內(nèi)爆角隅處的載荷特性進(jìn)行了實驗研究，發(fā)現(xiàn)改變角隅處的連接結(jié)構(gòu)型式只對小藥量內(nèi)爆工況下的艙內(nèi)爆炸沖擊波流場有一定的影響。相對平緩過渡連接的結(jié)構(gòu)型式（平板型和內(nèi)凹

4、型）一定程度上減緩了沖擊波在角隅的匯聚。但當(dāng)初始沖擊波強度較大時，結(jié)構(gòu)型式的改變對沖擊波在角隅匯聚的影響不大。
　　(4)以典型艙室縮尺模型和通過相似理論并結(jié)合大量實驗推導(dǎo)的準(zhǔn)靜態(tài)公式為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的仿真模型，以空氣與結(jié)構(gòu)的全耦合算法的結(jié)果為基準(zhǔn)。兩種仿真模型的應(yīng)力波分布、位移等結(jié)果的一致性表明了艙內(nèi)內(nèi)爆載荷準(zhǔn)靜態(tài)特性的分析方法的可靠性。
　　(5)對艙室內(nèi)爆下的載荷分布進(jìn)行了實驗和仿真的比對，結(jié)合某些典型測點實驗值和仿真