舱室在爆炸冲击载荷作用下的结构毁伤研究

《舱室在爆炸冲击载荷作用下的结构毁伤研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第14卷第3期2014年1月科学技术与工程Vo1．14No．3Jan．20141671—1815(2014)03—0268—04ScienceTechnologyandEngineering@2014Sci．Tech．Engrg．舱室在爆炸冲击载荷作用下的结构毁伤研究宋贵宝蔡滕飞李红亮(海军航空工程学院飞行器工程系’；海军航空工程学院研究生管理大队，烟台264001)摘要为了研究舰船舱室在反舰导弹作用下的毁伤效果，模拟典型舱室进行数值仿真。分析了爆轰波和冲击波的破坏模式，研究了在爆炸冲击载荷作用下的舱室响应过程；同

2、时结合材料失效原理，给出破坏准则。数值模拟结果表明：舱室是封闭空间，弹药爆炸产生的爆轰波和冲击波在舱壁面上多次反射；由于角隅部位汇聚冲击波而受到的超压作用要大于舱室壁面，所以破坏的部位首先出现在甲板中心到与围壁之间的角隅部位。舱室的主要破坏模式是沿着角隅部位开裂，最终舱室发生解体。通过模拟不同厚度的舱室结构可知，装药量一定时，舱壁越厚舱室抗爆能力越强。关键词反舰导弹舰船舱室数值模拟爆炸载荷冲击响应中图法分类号U671．703．1；文献标志码A在现代化海战中，反舰导弹逐渐取代其他海上气中产生湍流之后，这个区分界面已经

3、模糊，最后与作战武器，成为打击舰船的有力武器，在各种类型反空气中的介质混合在一起。当爆轰产物到达与舱壁舰导弹中，半穿甲反舰导弹的作用效果最好，反舰导界面时候，冲击波使舱壁结构发生整体形变破坏，它弹通过自身的动能穿过船体舷侧，到达舰船内部后的特点是具有很强的冲量，由于初始速度大，但同时引爆，对舰船的结构强度以及设备、人员等造成严重衰减的也比较快J。损伤。冲击波的速度关系式为目前在舱室毁伤研究中，国内的研究大多数按实际舱室大小缩比关系制作实物舱体，对模拟舱室D：／2(1)r0进行实爆实验J。然而，实验构造的舱室模型的反

4、射冲击波的速度为最佳缩比选择还不能确定，同时考虑到实验的经济D2性以及实验所需的条件要求，舱室实爆存在诸多限制。本文通过LS—DYNA软件，利用数值模拟方法来√[(一)P+P0](2)研究舱室毁伤情况，考虑不同壁厚舱室结构在爆炸式中：D和D为冲击波速度；DP()为冲击波超荷载下的破坏情况．4J，假设板与板之间均是通过压，与弹药的参数有关；k为空气的等熵指数；P为焊接而成，且焊接区域的韧性及其他材料性能参数标准大气压；P为入射冲击波的压力；r为未经扰均低于母板J。根据等效舱室的毁伤特点和形式，动空气介质密度参数。确定

5、用结构的变形程度和结构飞散动能来定量描述爆炸冲击波在舱室内运动过程中，当到达舱壁等效舱室的毁伤效应，准确得到舰船舱室结构在爆时，会出现反射效果，在舱室角隅处汇集大量的能炸载荷作用下的动态响应。量，于是角隅处的破坏作用更明显。根据塑性动力1爆轰波与冲击波运动分析学理论分析，在舱壁中心处变形相对于其他地方结构变形要小，在强冲击下，板架可以通过塑性铰的运反舰导弹爆炸产生爆轰产物，爆轰产物在爆轰动吸收能量，但角隅处的结构刚度大，边界约束强，波作用下加速、膨胀，同时不断压缩空气，于是产生当破坏大于可以承受的最大的载荷强度时，

6、角隅处空气冲击波，爆炸初期，爆轰产物与空气中的介质有的边缘将出现断裂。明显的区分界面，随着爆轰产物的运动，尤其是在空2破坏准则2013年9月2日收到，9月26日修改第一作者简介：宋贵宝(1964一)，男，教授，海军航空工程学院硕士舰艇结构材料钢采用应变率相关和失效相结合生导师，研究方向：海军导弹武器系统。的各向同性塑性随动硬化模型，通过硬化参数来通信作者简介：蔡滕(1987一)，男，海军航空工程学院硕士研究调整各向同性硬化和随动硬化的贡献。材料进入塑生，研究方向：系统决策与分析。E—mail：ctflove001@

7、163．tom。性变形后，随着变形量的增加金属不断被强化，引入3期宋贵宝，等：舱室在爆炸冲击载荷作用下的结构毁伤研究屈服准则和硬化(或屈服)规律。舱室结构模型构造如下：采用VonMises屈服条件，计算采用塑性动态表1舱室结构／mm硬化模型，应变率用Cowper—Symonds模型，屈服应计算工况舷板纵壁上甲板下甲板横舱壁工况一2O51165力与应变率关系为工况二3O713875=[1+(b／c)](s。+6EPe)(3)式(3)中：s是计算应力；e、4f分别是应变率和失效4数值模拟仿真应变；。是材料的静态屈服应力

8、；C,p为Cowper-Symonds应变率参量，E是材料的塑性硬化模型；b根据舰船舱室的大小，模拟舱室的高度定为为系数。2．5m。在工况一中，爆炸冲击波首先到达甲板，壁材料的破坏采用最大塑性应变破坏准则，最大面上出现了应力变形，如图1(a)所示。甲板由于距塑性应变破坏准则可表示为离战斗部较近且板厚相对舷壁较薄。对于l1mme≥e(4)厚度的钢板，无法抵御强