發(fā)布時間：2018-08-27 19:31

【摘要】：在現代海戰(zhàn)中,艦船必然會面臨反艦導彈爆炸引起的高速破片侵徹毀傷問題,而艦船的橫艙壁結構是艦船主要抗侵徹防護結構[1],關系到艦船彈藥艙、補給艙等重要部位的安全。雙層艙壁結構作為一種新型艙壁結構型式,因其優(yōu)秀的抗侵徹性能逐漸被現代艦船所采用。進行雙層艙壁結構抗侵徹問題仿真預報研究,并提出一種快速簡便、準確可靠的響應預報方法,對保證艦船的安全和正常使用,提高艦船生命力和戰(zhàn)斗力有著重要的現實意義和軍用價值。本文主要研究雙層艙壁結構在高速破片侵徹載荷作用下的響應預報方法。文章首先研究侵徹理論和數值仿真方法,并將破片侵徹單層靶板的仿真計算結果與經驗公式作比較,驗證了數值方法的可靠性;運用MSC/DYTRAN軟件,對破片侵徹波紋夾芯雙層艙壁結構的過程進行數值模擬研究,分析了破片侵徹雙層艙壁結構動態(tài)響應過程,在此基礎上研究艙壁動態(tài)響應結果對不同侵徹載荷參數的敏感性;通過理論分析并結合數值仿真,對破片侵徹單層靶板經驗公式進行參數修正,獲得破片侵徹雙層艙壁結構剩余速度及艙壁吸能的響應預報公式;分別從不同破片初速度和破片質量入手,進行有限元仿真計算,比較仿真計算結果與預報公式計算結果的吻合度,由此來驗證響應預報方法的可靠性。本文的主要研究工作如下:(1)侵徹理論及數值仿真方法研究。綜述了彈靶的分類及破壞模式和經典侵徹理論分析模型,介紹了基于MSC/DYTRAN軟件的數值方法在解決侵徹問題時的基本理論和分析方法。最后以破片侵徹單層靶板為例,進行數值仿真獲得了在不同破片初速度下破片剩余速度,并與經驗公式結果作對比,驗證了數值方法的可行性。(2)侵徹載荷參數敏感性分析。在高速破片侵徹波紋夾芯雙層艙壁結構的數值模擬研究基礎上,以破片形狀、初始速度、質量、攻角和材料屈服應力參數為研究目標,研究雙層艙壁動態(tài)響應結果對這些不同侵徹載荷參數的敏感性,最終選出其中較為典型或對侵徹響應影響較大的載荷參數,為后續(xù)響應預報方法研究奠定基礎。(3)侵徹載荷作用下雙層艙壁結構響應預報研究。對破片侵徹單層體單元靶板的過程進行數值模擬研究,并根據數值計算結果統(tǒng)計出破片侵徹靶板后的直徑和靶板沖塞塊厚度,從而建立破片墩粗率和靶板沖塞比隨破片直徑和靶板厚度變化的關系式;基于破片侵徹單層靶板剩余速度和吸能經驗公式,結合數值仿真結果對公式進行參數修正,提出了破片侵徹雙層艙壁結構后剩余速度和艙壁吸能預報公式。(4)破片侵徹雙層艙壁結構響應預報方法驗證。分別從不同破片初速度和破片質量入手,以破片墩粗率、破片剩余速度以及艙壁結構吸能為研究目標,進行有限元仿真計算,對比預報公式計算結果與數值仿真的吻合度,借此驗證本文提出的響應預報方法的可靠性。
[Abstract]:In modern naval warfare, warships are bound to be confronted with the problem of high speed fragment penetration and damage caused by the explosion of anti-ship missiles. The transverse bulkhead structure is the main anti-penetration protection structure [1], which is related to the safety of important parts such as ammunition cabin and supply tank of warship. As a new type of bulkhead structure, double-layer bulkhead structure is gradually adopted by modern ships because of its excellent penetration resistance. In this paper, the anti-penetration problem of double-layer bulkhead structure is simulated and forecasted, and a fast, simple, accurate and reliable response prediction method is proposed to ensure the safety and normal use of the ship. Improving ship vitality and combat effectiveness has important practical significance and military value. In this paper, the response prediction method of double-layer bulkhead structure under high velocity fragment penetration load is studied. This paper first studies the penetration theory and numerical simulation method, and compares the simulation results with the empirical formula to verify the reliability of the numerical method. The numerical simulation of the process of the double layer bulkhead structure is carried out, and the dynamic response process of the double layer bulkhead structure is analyzed. The sensitivity of the dynamic response of the bulkhead to different penetration load parameters is studied based on the analysis of the dynamic response process of the double layer bulkhead structure. Through theoretical analysis and numerical simulation, the parameters of empirical formula of fragment penetration into single layer target plate are modified, and the prediction formulas of residual velocity and energy absorption of bulkhead structure are obtained. Starting with different initial velocity and mass of fragments, finite element simulation is carried out to compare the results of simulation with those of prediction formula, which verifies the reliability of the response prediction method. The main work of this paper is as follows: (1) the penetration theory and numerical simulation method. In this paper, the classification and failure mode of projectile and the analysis model of classical penetration theory are summarized. The basic theory and analysis method of numerical method based on MSC/DYTRAN software in solving penetration problem are introduced. Finally, the residual velocity of the fragment at different initial velocities of fragments is obtained by numerical simulation, and the feasibility of the numerical method is verified by comparing the results with the empirical formula. (2) sensitivity analysis of penetration load parameters. Based on the numerical simulation of the double-layer bulkhead structure with high velocity fragments penetrating the corrugated core, the object of the study is the shape, initial velocity, mass, angle of attack and the yield stress parameters of the material. The sensitivity of the dynamic response results of double-layer bulkheads to these different penetration load parameters is studied, and the load parameters which are more typical or have a greater impact on the penetration response are finally selected. It lays a foundation for further study of response prediction method. (3) Research on response prediction of double-layer bulkhead structure under penetration load. The numerical simulation of the process of the fragment penetrating into the monolayer element target plate is carried out, and the diameter of the fragment penetrating the target plate and the thickness of the target plate slug block are calculated according to the results of the numerical calculation. Based on the empirical formula of residual velocity and energy absorption of fragment penetrating monolayer target plate, the formula is modified based on the results of numerical simulation, based on the relationship between the thickness and the diameter of the fragment pier and the ratio of flushing plug of the target plate to the thickness of the target plate, and based on the empirical formula of residual velocity and energy absorption of the fragment penetrating into the single-layer target plate, A prediction formula of residual velocity and energy absorption after a fragment penetration into a double-layer bulkhead structure is presented. (4) the prediction method of the response of a fragment penetrating a double-layer bulkhead structure is verified. Starting with different initial velocity and mass of fragments, taking the coarse ratio of fragment pier, residual velocity of fragment and energy absorption of bulkhead structure as the research objectives, the finite element simulation calculation is carried out, and the results of prediction formula are compared with that of numerical simulation. The reliability of the proposed response prediction method is verified.
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U674.70

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本文編號：2208226