舰艇结构水下爆炸冲击动力学是研究舰艇结构在水中兵器爆炸作用下的动态损伤响应、破坏程度评估和抗爆防护方法的一门学科。本书汇集笔者二十余年对舰艇结构水下爆炸冲击动力学的原创性研究成果，主要阐述水下爆炸载荷、水面舰艇结构和潜艇结构在水下爆炸作用下的损伤响应、冲击波作用下舰艇结构的损伤相似律、舰艇结构抗水爆防护技术、超材料抗冲击机理研究及海战实船结构损伤等内容。
样章试读
目录
- 目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究体系 1
1.2 研究内容 2
1.2.1 水下爆炸载荷 2
1.2.2 水面舰艇结构 9
1.2.3 潜艇结构 16
1.2.4 抗爆防护 20
1.2.5 数值仿真 23
参考文献 25
第2章 水下爆炸载荷 35
2.1 水下爆炸基本现象 35
2.2 冲击波载荷 36
2.2.1 经典公式 36
2.2.2 数值模拟研究 39
2.3 气泡载荷 45
2.3.1 气泡脉动压力 45
2.3.2 水中电爆炸气泡动态特性试验研究 46
2.3.3 水中TNT爆炸气泡动态特性试验研究 52
2.4 冲击波和气泡的联合仿真 58
2.4.1 水下爆炸数值仿真 58
2.4.2 用GAMA状态方程时的建模参数影响 60
2.4.3 用JWL状态方程时的建模参数影响 61
2.4.4 近自由面水下爆炸气泡运动仿真研究 63
2.5 关于水下爆炸距离的界定 65
参考文献 65
第3章 水面舰艇结构损伤响应 66
3.1 固支矩形板在水下爆炸冲击波载荷作用下的损伤响应 66
3.1.1 理论分析 66
3.1.2 计算结果 69
3.2 固支方板在气泡射流载荷作用下的塑性动力响应 72
3.2.1 计算方法 72
3.2.2 仿真结果 73
3.3 固支板架在水下爆炸冲击波载荷作用下的损伤响应 75
3.4 舰船局部板架在水下爆炸作用下损伤响应的试验研究 78
3.4.1 试验设计 78
3.4.2 试验实施 80
3.4.3 试验结果 81
3.5 液舱板结构在水下爆炸作用下的动态响应 85
3.5.1 试验模型 86
3.5.2 测点布置及试验实施 87
3.5.3 试验结果 88
3.6 船体梁在水下近距离爆炸作用下的总体损伤试验 92
3.6.1 试验模型设计 92
3.6.2 试验方案 98
3.6.3 试验结果 99
3.7 水下近距离爆炸对船体梁冲击载荷的时空场 110
3.7.1 理论模型 110
3.7.2 冲击波时空场 111
3.7.3 负压时空场 115
3.7.4 气泡射流 119
3.7.5 典型时刻的定义 120
3.7.6 冲击载荷序列分析 123
3.8 水下近距离爆炸作用下的船体梁总体损伤机理 124
3.8.1 Zamyshlyayev公式的修正 124
3.8.2 总体损伤响应计算方法 127
3.8.3 船体梁试验模型的响应计算 136
3.8.4 单枚MK48鱼雷击沉美国John Young驱逐舰案例分析 148
3.9 水面舰艇抗毁伤评估方法 163
参考文献 164
第4章 潜艇结构损伤响应 166
4.1 冲击波作用下自由环肋圆柱壳的动态响应 166
4.1.1 模型试验 167
4.1.2 数值仿真 168
4.2 环肋圆柱壳在水下爆炸作用下的损伤试验 175
4.2.1 试验模型 175
4.2.2 试验实施 176
4.2.3 测点布置 176
4.2.4 试验结果 177
4.3 爆炸工况对环肋圆柱壳冲击响应的影响 184
4.3.1 数值仿真模型 184
4.3.2 攻角的影响 186
4.3.3 浸深的影响 186
4.3.4 气泡脉动载荷的影响 188
4.4 水下爆炸载荷作用下环肋圆柱壳的动屈曲响应研究 189
4.4.1 有限元模型 189
4.4.2 动屈曲准则 190
4.4.3 影响因素分析 190
4.5 潜艇艇体结构在水下爆炸冲击载荷作用下的损伤研究 194
4.5.1 有限元建模 195
4.5.2 艇用钢材料动态性能的试验确定 195
4.5.3 加载方式 196
4.5.4 计算结果及分析 196
4.6 潜艇艇体结构生命力评估体系研究 199
4.6.1 评估方法 199
4.6.2 现有评估体系存在的问题 201
4.6.3 潜艇艇体结构生命力评估体系的建立 201
参考文献 204
第5章 舰艇结构水下爆炸冲击损伤响应相似律 205
5.1 研究方法 205
5.2 水下爆炸冲击波作用下舰艇局部板架损伤响应的相似条件 206
5.2.1 损伤模型 206
5.2.2 独立物理量 207
5.2.3 相似条件 209
5.2.4 相似性验证 210
5.3 固支加筋板在均布冲击载荷作用下损伤响应的相似畸变研究 212
5.3.1 相关物理量 212
5.3.2 准确相似条件 213
5.3.3 应变率强化效应引起的相似畸变 218
5.3.4 近似相似方法 221
5.3.5 方法验证 222
5.4 水下爆炸冲击波作用下舰艇局部板架损伤响应的相似预报方法 226
5.4.1 相似条件 226
5.4.2 相似畸变 227
5.4.3 近似相似方法 229
5.4.4 算例 230
5.4.5 模型化试验方法 231
5.5 原型和模型不同材料时加筋板冲击损伤响应的相似预报方法 232
5.5.1 相似条件 233
5.5.2 相似预报方法 234
5.5.3 算例 234
5.6 关于相似问题的思考 236
参考文献 239
第6章 舰艇结构抗水爆防护 240
6.1 航空母舰水下防雷舱防护机理 240
6.1.1 舷侧防雷舱结构模型抗爆试验 240
6.1.2 各层防护结构的吸能模式分析 246
6.1.3 不同破坏模式下的吸能量分析 247
6.1.4 实例分析 255
6.2 金字塔点阵夹层板在水下爆炸冲击下的耗能机理研究 259
6.2.1 试验研究 260
6.2.2 仿真模拟 263
6.2.3 理论分析 269
6.3 金字塔点阵夹层板在水下近距离爆炸冲击下的缓冲耗能规律 274
6.3.1 芯层强度与吸收冲量的关系 275
6.3.2 芯层吸能量与点阵夹层板结构参数的关系 277
6.3.3 面板变形与水下爆炸冲量的关系 279
6.4 金字塔点阵夹层壳板对潜艇抗水爆防护机理研究 280
6.4.1 金字塔点阵夹层壳板设计 280
6.4.2 金字塔点阵夹层壳板抗高静水压性能 282
6.4.3 金字塔点阵夹层壳板抗水爆冲击研究 286
参考文献 298
第7章 超材料抗冲击机理研究 300
7.1 聚脲涂覆三维负泊松比晶格夹层板的抗爆机理研究 301
7.1.1 试验模型 302
7.1.2 试验实施 304
7.1.3 试验结果 307
7.1.4 关于变形模式的讨论 320
7.2 冲击隐身斗篷的抗冲击机理研究 322
7.2.1 冲击隐身斗篷调控冲击波的理论基础 323
7.2.2 五模点阵胞元频散特性及等效力学性能 331
7.2.3 冲击隐身斗篷对碰撞冲击应力波的调控机理研究 341
参考文献 351
第8章 舰艇海上实战损伤 353
8.1 外军实船打靶试验 353
8.2 美国第二次世界大战水面舰艇战损 354
8.3 萨拉托加号航母 367
8.3.1 单枚鱼雷击中舷侧后的结构破坏 367
8.3.2 浸水现象 368
8.3.3 对鱼雷防护舱的讨论 369
8.4 大黄蜂号航母 370
8.5 堪培拉号重型巡洋舰 374
8.6 休斯顿号轻型巡洋舰 376
8.6.1 战场形势 376
8.6.2 结构损伤 376
8.6.3 船体总纵强度分析 379
8.6.4 经验总结 381
参考文献 382
京公网安备 11010102004214号