艦艇艙內爆炸毀傷與防護機理

目錄
“艦船系統(tǒng)工程叢書”序
序
前言
第1章　緒論　1　
1.1　研究背景及意義　1　
1.2　艙內爆炸下艦船毀傷與防護機理研究現(xiàn)狀　3　
1.2.1　戰(zhàn)斗部艙內爆炸載荷研究　3　
1.2.2　艦船用鋼的動態(tài)失效特性研究　7　
1.2.3　艙內爆炸作用下艙室結構響應研究　9　
1.2.4　艙內爆炸防護機理研究現(xiàn)狀　14　
1.3　各國艦艇防護技術研究現(xiàn)狀　18　
1.3.1　實船爆炸實驗研究　18　
1.3.2　引導衰減沖擊波　19　
1.3.3　降低結構毀傷　20　
1.3.4　爆炸破片防御　22　
1.3.5　標準規(guī)范制定　22　
1.3.6　計算評估方法　23　
1.4　本章小結　24
參考文獻　25
第2章　戰(zhàn)斗部艙內爆炸載荷研究　34　
2.1　引言　34　
2.2　戰(zhàn)斗部艙內爆炸破片載荷研究　35　
2.2.1　戰(zhàn)斗部碎裂理論分析　35　
2.2.2　戰(zhàn)斗部碎裂機理分析　36　
2.2.3　初始膨脹速度的影響　40　
2.2.4　厚度對碎裂機理的影響　42　
2.3　戰(zhàn)斗部艙內爆炸壓力載荷研究　44　
2.3.1　準靜態(tài)氣壓的理論分析　45　
2.3.2　準靜態(tài)氣體壓力的實驗研究　47　
2.3.3　艙內爆炸等效裸裝藥計算　50　
2.4　基于沖量飽和的等效壓力載荷　53　
2.4.1　載荷模型及破壞模式　53　
2.4.2　沖擊加載階段分析　54　
2.4.3　準靜態(tài)加載階段分析　58　
2.4.4　參數(shù)影響　61　
2.5　戰(zhàn)斗部整體載荷特性實驗研究　64　
2.5.1　實驗設置與實施　64　
2.5.2　戰(zhàn)斗部爆炸物理過程　65　
2.5.3　戰(zhàn)斗部爆炸破片載荷　66　
2.5.4　戰(zhàn)斗部爆炸壓力載荷　67　
2.6　本章小結　69
參考文獻　70
第3章　典型船用鋼的動態(tài)本構關系　73　
3.1　引言　73　
3.2　船用鋼動態(tài)力學性能的霍普金森桿法　74　
3.2.1　實驗方法　74　
3.2.2　實驗結果與分析　76　
3.2.3　模型適用性討論　80　
3.3　船用鋼動態(tài)力學性能的Taylor桿法　82　
3.3.1　實驗研究　82　
3.3.2　遺傳算法及流程　84　
3.3.3　數(shù)值仿真計算與結果分析　85　
3.4　基于應力三軸度效應的失效模型　87　
3.4.1　應力三軸度計算方法　87　
3.4.2　不同應力三軸度實驗研究　88　
3.4.3　實驗結果擬合與機理分析　96　
3.4.4　模型對比與驗證　100　
3.5　基于MC準則的動態(tài)失效本構　102　
3.5.1　問題提出　102　
3.5.2　應力狀態(tài)的推導　104　
3.5.3　全應力狀態(tài)下船用鋼力學特性實驗　106　
3.5.4　本構模型提出與參數(shù)獲取　116　
3.6　本構模型二次開發(fā)與實現(xiàn)　118　
3.6.1　應力張量存儲與定義　118　
3.6.2　VUMAT子程序接口　118　
3.6.3　可變參數(shù)　120　
3.6.4　子程序計算流程　120　
3.7　本構模型的有效性驗證　122　
3.7.1　穿甲特性驗證　122　
3.7.2　爆炸破口驗證　123　
3.8　本章小結　128　
參考文獻　128　
第4章　艙內爆炸載荷作用下艙室結構動態(tài)響應　131　
4.1　引言　131　
4.2　艙內爆炸壓力載荷作用下結構響應理論分析　132　
4.2.1　艙內爆炸載荷相似規(guī)律分析　132　
4.2.2　響應與破壞模式相似分析　133　
4.2.3　應變率效應修正　135　
4.2.4　實驗驗證　136　
4.3　艙內爆炸作用下非近距離艙壁響應　137　
4.3.1　實驗與數(shù)值仿真設置　137　
4.3.2　準靜態(tài)壓力及爆點位置的影響　139　
4.3.3　平板破壞模式及啟發(fā)　142　
4.3.4　加筋板破壞模式及啟發(fā)　146　
4.4　艙內爆炸作用下近距離艙壁響應　147　
4.4.1　實驗設置與實施　147　
4.4.2　實驗結果　149　
4.4.3　數(shù)值仿真　150　
4.4.4　計算結果分析　152　
4.5　弱艙內爆炸作用下艙室結構動態(tài)響應　156　
4.5.1　實驗設置　156　
4.5.2　物理過程　157　
4.5.3　艙內爆炸載荷分析　159　
4.5.4　艙室結構毀傷特性　160　
4.6　強艙內爆炸作用下艙室結構動態(tài)響應　164　
4.6.1　實驗設置　164　
4.6.2　載荷特征　167　
4.6.3　毀傷模式　169　
4.7　本章小結　179　
參考文獻　179　
第5章　水霧衰減艙內爆炸壓力載荷的防護機理　182　
5.1　引言　182　
5.2　激波作用下單液滴變形與碎裂機理　182　
5.2.1　研究方法　182　
5.2.2　激波誘導氣流中液滴的變形和破碎　185　
5.2.3　激波誘導氣流中液滴的運動軌跡　194　
5.3　沖擊波作用下水滴動態(tài)響應數(shù)值仿真　199　
5.3.1　問題描述及數(shù)值方法　199　
5.3.2　激波與三維液滴相互作用　203　
5.4　水霧衰減艙內爆炸壓力載荷實驗　209　
5.4.1　實驗設置與實施　209　
5.4.2　實驗結果與分析　210　
5.4.3　分析與探討　215　
5.5　本章小結　216
參考文獻　216　
第6章　液體艙室衰減艙內爆炸破片載荷的防護機理　218　
6.1　引言　218　
6.2　液艙前壁防護作用　219　
6.2.1　理論分析　219　
6.2.2　數(shù)值仿真模型及結果　223　
6.2.3　計算結果與分析　224　
6.3　破片速度衰減規(guī)律　229　
6.3.1　理論分析模型　230　
6.3.2　有限元計算模型設置與驗證　231　
6.3.3　數(shù)值仿真結果及分析　234　
6.3.4　阻力系數(shù)的確定　237　
6.4　破片作用下的液艙內載荷特性研究　241　
6.4.1　液艙中的沖擊波載荷研究　241　
6.4.2　液艙中的空泡潰滅載荷研究　249　
6.5　液艙動態(tài)響應特性分析　257　
6.5.1　實驗設置與實施　257　
6.5.2　實驗結果與分析　258　
6.5.3　數(shù)值仿真及結果　263　
6.6　液艙防破損設置與機理分析　268　
6.6.1　模型設計與數(shù)值仿真　268　
6.6.2　實驗與計算方法驗證　270　
6.6.3　計算結果與分析　271　
6.6.4　理論分析　279　
6.7　本章小結　281
參考文獻　282
第7章　液體艙室衰減艙內爆炸壓力載荷的防護機理　284　
7.1　引言　284　
7.2　艙內爆炸作用下的液艙響應　285　
7.2.1　實驗設置　285　
7.2.2　實驗結果　287　
7.2.3　數(shù)值仿真模型與驗證　288　
7.2.4　數(shù)值分析結果　290　
7.2.5　影響因素分析　296　
7.3　液艙背板防護涂層研究　298　
7.3.1　實驗裝置與設置　298　
7.3.2　水下沖擊原理　300　
7.3.3　實驗結果　302　
7.3.4　參數(shù)影響　305　
7.4　液艙艙壁的抗破損設計　310　
7.4.1　模型設置與驗證　310　
7.4.2　局部失效特性分析　310　
7.4.3　變形協(xié)調裝置半徑對局部損傷的影響　312　
7.4.4　機理分析與探討　314　
7.5　本章小結　317
參考文獻　317