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不同攻角對(duì)實(shí)船爆炸試驗(yàn)沖擊響應(yīng)影響研究論文
摘 要:實(shí)船爆炸試驗(yàn)是檢驗(yàn)艦艇抗沖擊能力最直接、最有效的手段。實(shí)船爆炸試驗(yàn)對(duì)海區(qū)等環(huán)境的要求高,且水下爆炸對(duì)艦艇的作用復(fù)雜,各種影響因素較多,在實(shí)際試驗(yàn)中往往很難滿足考核要求。因此,利用數(shù)值法對(duì)艦艇在不同攻角狀態(tài)下的實(shí)船爆炸試驗(yàn)沖擊響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比分析。對(duì)比結(jié)果表明,在相同沖擊因子的作用下,不同攻角對(duì)試艦的Mises應(yīng)力和沖擊加速度幅值有一定的影響,但不影響加速度等的沖擊響應(yīng)衰減規(guī)律。
關(guān)鍵詞:爆源;爆炸試驗(yàn);攻角;沖擊響應(yīng)
中圖分類號(hào):U661.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.017
艦艇抗水下爆炸沖擊能力研究是艦艇生命力研究中的重要內(nèi)容之一,世界各國(guó)均十分重視。美國(guó)海軍對(duì)艦艇抗沖擊制定了嚴(yán)格的考核標(biāo)準(zhǔn),各種新研制的艦艇都要經(jīng)過(guò)5次海上實(shí)船爆炸試驗(yàn),艦艇長(zhǎng)度<100 1="" 000="">100 m的需通過(guò)4 500 kg的爆源的實(shí)船爆炸沖擊考核。
炸藥在水下爆炸比空中爆炸復(fù)雜得多,對(duì)目標(biāo)的毀傷機(jī)理區(qū)別較大。在實(shí)船爆炸試驗(yàn)設(shè)計(jì)中,通常以一定的攻角進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì),比如在某型艇抗沖擊試驗(yàn)中,以40°爆源攻角進(jìn)行試驗(yàn)考核。試驗(yàn)中,隨著爆距的增加,當(dāng)爆距大于80 m時(shí),部分試驗(yàn)海區(qū)的水深將無(wú)法滿足試驗(yàn)要求,因此,需要減小試驗(yàn)攻角。
為了研究不同攻角工況下,相同沖擊因子對(duì)實(shí)船爆炸試驗(yàn)沖擊響應(yīng)的影響,本文采用數(shù)值仿真計(jì)算軟件ABAQUS中的聲固耦合方法,模擬了水下非接觸爆炸作用下艦船的響應(yīng),并對(duì)不同攻角條件下典型測(cè)點(diǎn)的沖擊響應(yīng)進(jìn)行了對(duì)比分析。
1 水下爆炸目標(biāo)沖擊因子的計(jì)算方法
由于水為密實(shí)介質(zhì),水下爆炸比空中爆炸要復(fù)雜得多,相同的爆源當(dāng)量在水下爆炸的殺傷力要遠(yuǎn)大于在空中爆炸。
3 仿真計(jì)算有限元模型
船體結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的彈性體,計(jì)算其動(dòng)力響應(yīng)時(shí)必須確定正確的力學(xué)模型和適合的計(jì)算方法。由于艦船結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在有限元建模時(shí),應(yīng)適當(dāng)簡(jiǎn)化船體,用梁?jiǎn)卧M各種橫梁、桁、龍骨等結(jié)構(gòu),用殼單元模擬船的外殼、甲板、隔壁等板殼結(jié)構(gòu),并用質(zhì)量單元模擬各種大型設(shè)備。根據(jù)某船體的結(jié)構(gòu)圖紙,用ANSYS軟件進(jìn)行了建模,圖2為某船的有限元模型,圖3為帶周圍流場(chǎng)的有限元模型。
從圖7和表2中可看出,攻角為40°的工況與攻角為30°的工況在垂向加速度上有明顯的差別,其與Mises應(yīng)力有關(guān),但攻角不同時(shí)對(duì)加速度的變化趨勢(shì)沒有影響。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)計(jì)算可以看出,在其他參數(shù)相同的情況下,被試艦的攻角對(duì)同一位置的Mises應(yīng)力和沖擊加速度響應(yīng)有比較明顯的影響,被試艦的攻角對(duì)其沖擊響應(yīng)的影響主要根據(jù)沖擊波的作用面積而變化。此外,被試艦的攻角雖然對(duì)加速度幅值有一定的影響,但對(duì)加速度的衰減規(guī)律影響較小,在一定范圍內(nèi)增加或減少試驗(yàn)攻角對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定影響不大。
參考文獻(xiàn)
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