水下爆炸冲击波对船体结构的损伤研究

舰船舷侧防护结构在水下爆炸载荷作用下的破坏研
究的开题报告
题目：舰船舷侧防护结构在水下爆炸载荷作用下的破坏研究
一、研究背景和意义
舰船作为海洋中的主要交通工具和战争器材，其性能安全及可靠性要求非常高。

面对可能的水下爆炸威胁，提高舰船舷侧防护结构的抗爆性能显得尤为重要。

因此，本研究将探究舰船舷侧防护结构在水下爆炸载荷作用下的破坏机理与抗爆性能，从而为提高舰船舷侧防护结构的抗爆性能提供理论依据和技术支持。

二、文献综述
目前国内外已有许多关于舰船舷侧防护结构抗爆性能的研究。

国外研究以欧洲和美国为主，提出了SN-S曲线、减载系数等指标用于描述防护结构抗爆性能；国内研究主要采用数值模拟、试验等手段探究防护结构破坏机理和抗爆性能，并提出了不同的破坏评价指标。

三、研究内容和计划
1. 分析舰船舷侧防护结构的设计特点和水下爆炸加载特点，建立水下爆炸模型；
2. 基于有限元模拟模型，研究舰船舷侧防护结构在水下爆炸载荷作用下的应力、应变分布规律，并探究破坏机理；
3. 试验研究不同防护结构的抗爆特性，分析试验结果并与数值模拟结果进行对比分析；
4. 研究采用的一些处理措施对防护结构的抗爆性能的影响；
5. 提出改进防护结构的措施，以提高防护结构的抗爆性能。

四、预期成果
本研究将全面探究舰船舷侧防护结构在水下爆炸载荷作用下的破坏机理，分析不同防护结构的抗爆性能，提出改进措施，为舰船设计及工程实践提供理论基础和指导意见。

预期成果包括发表相关学术论文，申请专利，以及提出具有实际应用价值的建议措施。

水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果估算方法评估水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果估算方法评估水下接触爆炸是一种重要的海战作战形式，能够对舰船造成巨大的破坏。

为了提高舰船的抗爆能力，需要对水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤进行试验研究。

本文将介绍水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果估算方法评估。

对于水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验，常常采用爆炸试验技术。

该技术可以通过实际的爆炸试验来还原水下爆炸对舰船壳板的毁伤情况，帮助研究人员评估舰船在战争中遭受水下爆炸的可靠性。

在进行水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验时，需要考虑如下方面：首先，需要确定试验中使用的炸药类型、炸药重量和深度等参数。

这些参数需要根据实际情况进行确定，以便实现试验的真实还原。

其次，需要选择壳板试验件和试验设备。

这些试验件和设备必须符合试验要求，能够承受爆炸力量，不影响试验结果的真实性。

然后，需要进行试验前的模拟计算。

模拟计算可以模拟实际的爆炸情况，预测水下爆炸对舰船壳板的毁伤程度，为试验结果提供参考。

接着，进行试验操作。

试验操作需要谨慎、精细，该阶段的操作能够直接影响试验结果。

最后，需要对试验结果进行数据分析。

数据分析可以帮助研究人员更加清晰地了解水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤程度，以便进一步研究如何提高舰船的抗爆能力和减轻损害程度。

总之，水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验是一项重要的试验研究工作，对于提高舰船的抗爆能力有着重要的作用。

通过上述步骤进行进行毁伤试验效果估算方法评估，能够提高试验的准确性和可靠性，为舰船的抗爆设计提供参考。

为了更好地评估水下接触爆炸对舰船壳板的毁伤试验效果，我们需要对相关数据进行分析。

以下是一些可能需要分析的数据：1. 炸药类型、重量和深度：这些参数可以直接影响试验结果。

通过对这些数据进行分析，我们可以更好地了解水下爆炸对舰船壳板毁伤的情况。

2. 试验件和设备：试验件和设备的质量和性能，对试验结果有着重要的影响。

水下近场爆炸对舰船结构瞬态流固耦合毁伤特性研究舰船水下近场爆炸或接触爆炸对结构的毁伤往往是致命的,严重威胁舰船的生命力,故研究水下近场或接触爆炸载荷特性及其对船体结构的毁伤机理意义重大。

不同于中远场水下爆炸,近场或接触爆炸载荷主要包括冲击波、非对称气泡脉动、高速破片、爆轰气水混合物喷溅、气泡射流等,这些载荷本身往往具有高温、高压、高速瞬态强冲击等特点,作用过程经常伴有大变形、撕裂、砰击以及飞溅等现象,对近场结构的毁伤往往呈高度的非线性,不可修复。

本研究瞄准了近场或接触爆炸不同类型的载荷,通过改进无网格光滑粒子流体动力学方法(SPH)的流固耦合数值模型及其与网格算法耦合的数值模型,如有限元法(FEM)和边界元法(BEM),同时结合既有的实验和解析理论结果进行验证,实现对近场或接触爆炸不同载荷特性的认识,以及不同载荷对结构的毁伤特性和机理性问题的探索。

本文首先根据检索结果将近年来水下爆炸研究领域国内外具有代表性的研究工作进行了简要回顾,然后重点针对水下近场爆炸的冲击波和气泡脉动载荷、高速破片载荷、水气混合射流载荷等方面的研究现状,确定了现阶段研究的盲点与不足:近场冲击波载荷认识不清、缺少数据支撑,高速破片载荷的毁伤及防护缺少系统性的设计依据,水气混合射流研究仍局限于前期近似解且争议颇多。

针对这些不足,将无网格SPH方法近年来在解决水下爆炸问题中的应用进展进行了综述,展现了它的拉格朗日粒子性质在处理此类问题的优势,为后文的开展奠定了基础。

从三维SPH方法现阶段在精度、界面、稳定性和计算效率等方面的处理技术出发,系统性的分析了 SPH方法在应用中的关键问题。

通过分析,从计算精度方面考虑,文中确定了结构与流体分别采用完全拉格朗日和更新拉格朗日方程的格局,结构采用高完备性的移动最小二乘函数来保证精度和稳定性;在界面处理时,流体边界、固体结构边界以及任意相间的接触边界等界面问题要以保证近似函数完备性为前提,为实现边界的无反射,可在边界布置海绵阻尼层以及文中提出的阻抗匹配边界层;在改善稳定性方面,应力点可有效改善结构的沙漏模式,核函数和光滑长度的选取要尽量避开应力的不稳定条件,此外,SPH的流固模型施加一定的阻尼也是必要的;在改善计算效率方面,文中提出的变光滑长度搜索算法和采用的OpenMP并行方案均可有效提高三维SPH计算效率。

第2期第6卷第2期2011年4月中国舰船研究Chinese Journal of Ship ResearchVol.6No.2Apr.2011doi :10.3969/j.issn.1673-3185.2011.02.001收稿日期:2010-03-02基金项目:国家安全重大基础研究项目(51335020103)作者简介:牟金磊(1980-),男,博士研究生。

研究方向:舰船结构水下抗爆抗冲击。

E⁃mail:mjl1007@朱锡(1961-),男,教授,博士生导师。

研究方向:舰船结构抗爆。

E⁃mail:zhuxi816@1引言在海战中,水雷、鱼雷和深弹等水中兵器在水下爆炸时会产生冲击波和气泡脉动压力等载荷,这些载荷能导致舰船局部或总体结构发生严重毁伤,使舰船丧失战斗力。

为提高舰船抗爆能力,各国海军都在进行水下爆炸载荷及其对舰船结构毁伤作用研究,特别是各海军强国,如美国、澳大利亚等,在装药的设计和性能、爆炸机理、舰船响应等方面,通过采用理论分析、数值模拟、模型试验和实船试验等手段,开展了大量研究工作,基本涵盖了水下爆炸及其对舰船毁伤作用研究的主要方面,并取得了大量成果[1-9],其研究成果为提高舰船生命力提供了科学依据。

我国海军也开始逐渐重视这一方面的研究工作,许多研究单位和学者都不同程度地投入到了这一领域中。

水下爆炸冲击波载荷的峰值压力大,作用时间短,可以使舰船局部变形或破裂。

气泡脉动的压力要比冲击波小得多,但其作用时间却远远超过首次冲击波,其冲量与冲击波相当,甚至还超过冲击波,且气泡运动的周期与舰船整体结构频率相当,易使船体产生“鞭状响应”(whipping),对舰船的整体强度具有很大影响。

当炸药在离舰船较近处爆炸时,气泡受舰船结构边界的影响容易失稳而产生射流,从而在冲击波破坏的基础上进一步引起舰船结构毁伤。

水下爆炸载荷作用下的舰船结构响应是一个高度非线性的动态响应过程,涉及流固耦合、塑性动力学、断裂力学等多个学科,研究方法也涉及理论、试验、仿真等多个方面。

Ａｂｓｒ ｔ ｔ ａｃ ： Ｄｕ ｏ ｔｅ ｃ ｍｐ ｅ ｉ ｆｕ ｄｅｗａｅ ｘ ｌｓｏ ｓａ ｄ ｓ ｉ ｔｕ ｔｒ ｙ ａ ｃ ｒ ｓ ｏ ｓ ｅ ｔ ｈ ｏ ｌｘ ｔ ｏ ｎ ｒ ｔｒ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｎ ｈ ｐ ｓｒ ｃｕ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｎ ｅ， ｔ ｅ ｙ ｈ
关键 词 ： 非接 触爆 炸 ；冲击 波 ； 船 结构 ；损伤 等级 舰
中 图 分 类 号 ： Ｕ ７ ． ６ ４９ 文 献标 识码 ： Ａ
文章编 号 ： １７ － ６ ９ ２ １ ） ７ ０ ４ － ５ ｄ ｉｉ． ４ ４ ｊｉ ｎ １７ － ６ ９ ２ １ ． ７ ０ ８ ６ ２ ７ ４ （ ０ ２ ０ — ０ ０ ０ ｏ ：０ ３ ０ ／．ｓ ． ６ ２ ７ ４ ． ０ ２ ０ ． ０ ｓ
ｒ ｓ ａ ｃ ｆｓ ｐ ｓｒ ｔ ｒ ａ ｇ ｓｌ ａ ｒ ｍ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｐ ｅ ｍｅ ｏ ｒｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｆ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈｉ ｔｕｃｕ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｍｏ ｔ ｃ ｍｅ ｆｏ ｅ ｐ ｒｍ ｎ ｈ ｎｏ ｎ ｎ ｏ ｈ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ｙ
Ｌ ｈ—ｕ ， Ｉ ｕ，Ｌ ｉ ｉ ， ｉ ｇｊｎ Ｉ ｉ ｉ ＬＵ Ｈ ｉ ＩＱ— ｕ ＷＵ Ｘａ — Ｚ ｈ ｘ ｎ ｕ （ ｏｌ ｅｏ ａａ Ａ ｃ ｉ ｃ ｒ ａ ｄＰ ｗ ｒ ａａ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｎｉｅｒ ｇ Ｗｕ ａ ３０ ３ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｖｌ ｒｈｔ ｔ ｅ ｎ ｏ ｅ ，Ｎ ｖｌ ｎｖｒｉ ｆ ｇ ｅｉ ， ｈ ｎ ４ ０ ３ ， ｈｎ ） ｅ Ｎ ｅｕ ｔ Ｅ ｎ ｎ
ｐ ｅ ｓ ｒ ｖ ｗｅｅ ｒ ｓ ｕ ｅ ｗａ ｅ ｒ ｍ ｏ ｔ ｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｏ ｔ ｅ ｈ ｏｙ ｎ ｌｓｓ ｎ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｎ ｆ ｔａ ｉ ｏ ｓ ｐ ｔｕ ｔ ｒ ｓｌ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｎ ｈ ｔ ｅ ｒ ａ ａ ｙ ｉ ａ ｄ ａｃ ｌｔｏ ｏ ｒ ｄ ｔ ｎ ｈｉ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｙ ｉ ｄ ｍａ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｏ ｅ ｓｔ ａ ａ ｕ ｂ ｅ ｐ ｓ ｍｐ ｃｓ ｔ ｈ ｐ ｓｒ ｃ ｕ ｅ，ａ ｄ ｍａ ｅ ｃｅ ｒ ａ ａ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ． ｈ ａ ｅ ｉｃ ｖ ｒ ｈ ｔｇ ｓ ｂ ｂ ｌ — ｕｌｅ ｉ ａ ｔ ｏ ｓ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｋ ｌ ａ ｎｄ ｄ ｆｎｔ ｈ ｏ ｎ ｃ ｉｎ ｂ ｔ ｅ ａ ｕ ｂ ｅ ｐ ｌｅ ａ ｈ ｐ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｄ ｍａ ｅ，ｔ ｅ ａ ｅＯ３ｔ ｅ ｍ ｏ ｅ ｆｓ ｉ ｅ ｉ ｉ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｗｅ ｎ ｇ ｓ ｂ ｂ ｌ — ｕ ｓ ｎｄ ｓ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｇ ｅ ｏ ｈ ｎ ｂ ｓ １ ｈ ｄ ｌｏ ｈ ｐ ｓｒ ｔ ｒ ａ ａ ｅ ｉ ｄ ｒ ａｅ ｏ ｃ ｎ ａ ｔｅ ｐｏ ｉｎ ｔｕｃｕ ｅ ｄ ｍ ｇ ｎ ｕｎ ｅ ｗ ｔ ｒｎ ｎ— ｏ ｔ ｃ ｘ ｌｓｏ ｓ， ｂ ｉ ａ ａ ｅ ｒ ｄ ｆｓ ｉ ｔｕｃｕ ｅ ａ ｄ ｍ ａ ｅ ｕ ｌ ｄ ｍ ｇ ｄ ｇ ａ ｅ ｏ ｈ ｐ ｓｒ ｔ ｒ ｎ ｋ ｓ ｄｓ ｓ ｒ ｈ ｓ ｅ ｓ ｎ ｔｎ ｒ ｆｄ ｍａ ｅ ｒ ｄ Ａｔｌｓ ，ｔ ｋ ｘ ｍｐ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｈ ｅ ｕ ｔｏ ｓ ｅ ｓ ｎ ｕ ｅ ｔ ｅ ａ ｓ ｓ ｍｅ ｔｓａ ｄａ ｄ ｏ ａ ｇ ｄ ｇ ａ ｅ． ａ ｔ ａ ｅ ｅ ａ ｌ ｎ ｏ ａ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｆａ ｓ ｓ ｍｅ ｔ

选取适量 Ｔ ＮＴ作 为 爆 炸 物 ， 船 舯 正 下 方 在 距 船底 一定 距离 爆炸 。
２ 计 算 结果 分析
图 ４ 船 底 骨 架 变 形
２ １ 冲击波 阶段 毁伤模 式 ．
图 ２为典 型部位 的应 力 时历 曲线 。
图 ２ 典型部位应 力时历曲线
动载 荷所 引起 的压力 载荷 ｌ 。 ＿ ４ ］
１ ２ 流 固耦 合 ．
几 乎都 集 中在 冲击 波载 荷作 用 下 的结构 响 应 与局 部 破坏 方 面口 ］极 少 考虑 气泡 脉 动载 荷作 用 下 的 ， 舰 船 响应 和毁 伤 ， 无 疑 会 给 舰 船 抗 爆 抗 冲击 设 这
动 阶段 舰 船 毁 伤 模 式 及 规 律 。
关键 词 ： 舰船 总体 ； 冲击 波 ； 气泡脉 动 ； 毁伤模式
中 图 分 类 号 ： ６ ． Ｕ６ １４ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １７ ５ （０ １ ０ —０ ５０ １ ７ —９ ３ ２ １ ） ２０ ４ —４
舰 船在 水下 爆 炸载 荷作 用下 可 能 因丧失 总 纵
一 一
（） ２
（） ３
收 稿 日期 ：０ ００ —６ ２ １ —７０
修 回 日期 ： ０ ０ ０ —０ ２ １ —９ １
Ｋ ｒ ｓ， ） （ Ｖ
１ ３ 模 型及 计算 工 况 ． 采 用 ＡＢ ＡＱＵＳ非 线 性 有 限元 程 序 ， 算 不 计
作 者 简 介 ： 令 玉 （９ ６）男 ， 士 ， 理 工 程 师 。 曾 １ ８一 ， 硕 助 研 究 方 向 ： 泡 动 力 学 及 船 舶 及 海 洋 结 构 物 抗 爆 抗 气 冲击 研 究
第 ４ Ｏ卷 第 ２ 期 ２１ ０ １年 Ｏ ４月

第25卷第5期水下无人系统学报 Vol. 25No. 5 2017年12月 JOURNAL OF UNMANNED UNDERSEA SYSTEMS Dec. 2017收稿日期: 2017-09-30; 修回日期: 2017-11-10.基金项目: 国家自然科学基金项目(51479204、51409253、51679246).作者简介: 金 键(1990-), 男, 在读博士, 主要研究方向为舰船抗爆抗冲击.[引用格式] 金键, 朱锡, 侯海量, 等. 水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述[J]. 水下无人系统学报, 2017, 25(5): 396-409.【编者按】现代舰船的生命力和战斗力受到鱼、水雷等水中兵器的严重威胁, 开展水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究具有十分重要的现实意义。

水下爆炸载荷下舰船的响应与毁伤过程是复杂的非线性动态过程, 属大变形、强非线性问题, 涉及流体力学、气泡动力学、爆炸力学、塑性力学、塑性动力学、结构力学、断裂力学、结构振动学、水弹性力学及计算机应用等众多学科及相互之间的交叉。

目前对水下爆炸的基本过程、物理现象和载荷特性的研究较为成熟, 对复杂边界条件下的水下爆炸过程和载荷特性的研究也有了长足的进展, 而水下爆炸载荷下舰船动响应过程、毁伤机理问题还有待进一步研究。

在受到水中兵器的攻击情况下, 如何根据舰船动响应过程与毁伤机理合理选取材料、设置优化结构是舰船防护中亟待解决的问题。

在国内, 朱锡教授带领的舰船抗爆抗冲击技术研究团队在舰船防护装甲材料、舰船防护结构设计方法、舰船结构防护/承载/隐身多功能一体化等方向有深入研究, 取得了一批原创性成果。

目前团队承担着武器装备预研项目、国防973项目、国家自然科学基金重点项目等多项国家级项目的研究与研制任务。

本刊特邀其团队成员金键博士系统梳理了水下爆炸下舰船响应与毁伤问题, 以综述形式呈现, 旨在让读者对水下爆炸的过程、分类和载荷特征、舰船动响应过程和毁伤机理以及研究方法和研究趋势有清晰的了解与认识。

水下接触爆炸作用下舰船板壳结构动态响应模拟水下冲击载荷对舰船板壳结构的破坏是非常复杂的，对于该问题的深入研究，有助于设计出最合理的能够有效的抵抗导弹战斗部攻击的结构。

随着现代化、攻击型武器的发展，开展这方面的研究显得尤为重要。

本文针对水下爆炸冲击载荷对舰船板壳结构的破坏，进行了仿真分析和研究。

利用有限元计算软件LS DYNA进行了一系列有关水下接触爆炸引起的冲击载荷对舰船板壳结构破坏过程
的仿真模拟。

首先，模拟仿真了平板和矩形加筋板的水下爆炸的过程，分析了平板、井字加筋板、十字加筋板在相同爆炸冲击载荷作用下的破坏过程，得出矩形加筋板的抗爆能力强于平板的抗爆能力。

其次，模拟仿真了单层钢板在水下多炸药同时爆炸作用下的动力响应，根据炸药位置的不同，分析对钢板的不同破坏程度。

另外，本文还模拟了多层板水下的爆炸过程，针对板与板之间不同介质进行了对比分析，得到合理的分布情况。

采用蒙特卡罗模拟的方法得出单层钢板在水下爆炸冲击荷载作用下的失效概率。

蒙特卡罗模拟通常要求样本数量很大，耗机时较多，而本文采用对较小的样本数量进行拟合的方法，这种方法充分利用了各随机变量的具体信息，大大简化了计算。

即用产生随机数程序得到100组随机变量的初始值，然后进行仿真计算，得到钢板在冲击荷载作用下的应力分布。

再拟合应力分布的分布函数，进而求得冲击破坏概率。

水 下 爆 炸 气 泡 射 流 对 船 体 破 坏 效 应 研 究
金 辉， 周 学 滨 ， 管 起 亮 ， 刘 文 思
（９ １ ４ ３ ９部 队 ， 大连 １ １ ６ ０ ４ １ ）
摘 要： 兵器水下爆炸 时， 由 于船 体 边 界 存 在 影 响 了气 泡 自由膨 胀 ， 使 气 泡 上 升 过 程 中会 朝 船 体 方 向运 动 ，
流对 船 体 结 构 的 二 次 加 载 压 力 能 使 船 体 外 板 出现 较 大 范 围 的 塑性 变 形 ， 使 船 体 结 构 受到 严 重二 次毁 伤 。
关 键 词 ： 水 下 爆 炸 ；气 泡 ； 射 流 ；毁 伤
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ １ ５ ６
文献标识码 ： Ａ
第 ３ ２卷
第 ２期
爆
破
Ｖｏ １ ． ３ ２ Ｎｏ ． ２
２ ０ １ ５年 ６月
ＢＬＡＳ ＴＩ ＮＧ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０１ ５
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ３ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １— ４ ８ ７ Ｘ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ ０ ８
ｓ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｂ ｂ ｌ ｅ ｓ ｗ ｉ ｌ ｌ ｍ ｏ ｖ ｅ ｔ ｏ ｗ ａ ｒ ｄ ｓ ｔ ｈ ｅ ｈ ｕ ｌ ｌ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｊ ｅ ｔ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｄ ａ ｓ ａ ｎ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｔ ｏ
与 陆上 爆炸 一 样 ， 一是 能量高速释放 ， 产 生 强 冲 击

水下接触爆炸载荷下舰船舷侧多层防护结构毁伤过程研究大型舰船在海战中必然面临水下接触爆炸引起的冲击破坏问题。

水下接触爆炸比空中爆炸更具破坏性,反舰武器直接击中舰船舷侧会造成舰船大范围破舱进水、舰船内部设备损毁和大量人员伤亡,致使舰船丧失战斗力甚至沉没。

为提高舰船在海战中的有效生命力,大型舰船以空间换防护,在舷侧设置多层防护结构,逐层削弱和化解爆炸冲击载荷对舰船的毁伤效应。

因此,研究水下接触爆炸载荷下舷侧多层防护结构毁伤过程对评估舰船生命力、提高舰船防护性能及设计新型舷侧多层防护结构具有重要意义。

本文在水下爆炸载荷理论和水下冲击波数值模拟研究基础上,对典型多层防护结构进行数值模拟研究并与相关试验结果进行对比,确定多欧拉域流固耦合计算数值模拟方法;以某大型舰船舷侧多层防护结构为研究对象,结合瞬态动力学分析软件,详细研究膨胀舱隔板泄爆孔、液舱内液体比例对舷侧多层防护结构防护性能影响,确定舷侧多层防护结构膨胀舱和液舱结构形式;基于水下接触爆炸载荷下舷侧多层防护结构破坏模式,对液舱内板板厚敏感性进行分析,确定敏感度较高结构,进而对不同膨胀舱板厚、不同炸药量下舷侧多层防护结构动态响应进行研究,获得舷侧多层防护结构动态响应变化规律,并以此为基础建立水下接触爆炸载荷下舷侧多层防护结构毁伤耗能预报公式,实现对舰船舷侧多层防护结构毁伤耗能快速预报;对原始舷侧多层防护结构进行尺寸优化并进行数值仿真验证,得到比吸能最优舱壁板厚组合;提出一种新型隔板形式舷侧多层防护结构并与典型舷侧多层防护结构动态响应进行对比。

主要研究内容如下:(1)水下爆炸冲击波理论研究及有限元技术验证。

研究爆轰波理论及爆轰波后水下爆炸冲击波的传播过程和参数方程,进而对不同网格尺寸下水下爆炸冲击波传播过程进行数值模拟,得到计算误差较小的网格尺寸。

在此基础上,采用多欧拉域流固耦合计算方法,对典型多层防护结构进行数值模拟研究并与文献试验结果对比,从而验证本文有限元技术的可靠性,为后续研究提供理论和技术方法依据;(2)水下接触爆炸载荷下舷侧多层防护结构防护特性研究。

船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的局部破坏研究的开题报告一、研究背景及意义在海军的战争行动中，船舶的安全问题一直是一个重要的议题。

船舶在遇到爆炸冲击载荷时，容易引起局部破坏，严重的甚至可导致船舶的沉没。

因此，研究船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的局部破坏情况，对于提高船舶的安全性能具有重要的意义。

目前，国内外对船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的局部破坏问题的研究较为深入，但是仍存在一些不足之处，例如：研究结果的可靠性、精确性不高；实验室实验条件与实际情况存在差异等。

因此，有必要对此进行更深入、系统的研究。

二、研究内容本研究的主要内容为：1、分析船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的受力情况，寻找可能发生局部破坏的部位；2、通过模拟实验对船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的局部破坏情况进行研究，从而掌握船舶结构受到爆炸冲击载荷时的力学响应规律；3、通过试验得到的数据和现场实测数据进行对比和验证，检验模拟实验的可靠性；4、根据模拟实验和试验数据，提出船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的防护措施，以降低局部破坏的发生率。

三、研究方法本研究将采用以下的研究方法：1、通过有限元分析软件建立船舶结构的有限元分析模型，并对其进行分析，得到船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的受力情况；2、采用爆炸试验系统对船舶结构进行爆炸冲击载荷的模拟实验，收集实验数据；3、分析实验数据，得到船舶结构在爆炸冲击载荷作用下产生的局部破坏情况和力学响应规律；4、根据实验和模拟分析得到的数据，提出相应的防护措施。

四、预期成果本研究的预期成果包括：1、通过模拟实验，得到船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的局部破坏规律和受力情况；2、通过对比实验数据和现场实测数据，检验模拟实验的可靠性；3、提出船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的防护措施，以降低局部破坏的发生率。

五、研究计划本研究的完成需要的时间为一年，具体计划如下：1、前期准备：2个月，包括文献调研、实验和计算软件准备等；2、建立船舶结构的有限元分析模型并进行分析：3个月；3、进行爆炸冲击载荷模拟实验：4个月；4、分析实验数据，得到船舶结构在爆炸冲击载荷作用下产生的局部破坏情况和力学响应规律：2个月；5、提出船舶结构在爆炸冲击载荷作用下的防护措施：1个月。

水下接触爆炸载荷作用下舰船防护结构研究舰船结构大多是由板、梁等基本构件组成的。

舰船在战斗中会受到来自空中和水中兵器的攻击，舰船舷侧水下防护结构更是遭受鱼雷、水雷等武器攻击的主要部位。

研究其水下防护结构在接触爆炸载荷作用下的动态响应过程，这对于理解水下结构在接触爆炸冲击载荷作用下的破坏效应具有重要意义。

由于模拟水下爆炸的试验研究所需经费十分昂贵，因此目前国内外对这一问题的研究主要采用数值试验，即仿真方法进行研究。

采用非线性动力有限元软件LS-DYNA对典型舰船弦侧防护结构在水下接触爆炸载荷作用下进行数值仿真。

通过比较舰船舷侧防护结构中的液舱在不同隔舱位置和不同数量时的8种工况，研究防护结构各参数变化趋势，得出了合理的防护结构形式，从而为舰船的安全性防护设计提供可靠依据。

水下爆炸与舰船毁伤研究进展
张阿漫*，王诗平，彭玉祥，明付仁，刘云龙
哈尔滨工程大学 船舶工程学院，150001
扫码阅读全文
摘 要：水下爆炸可对舰船等水中结构造成严重毁伤，严重危及舰船的生命力和作战能力，是学术和工程界研
究的难点问题之一。水下爆炸载荷包括冲击波和气泡，其对水中结构造成不同模式的毁伤。长期以来 12
网络首发时间：2019-6-4 11:18
基金项目：国防基础科研计划资助项目（JCKY2017604C002）；国家自然科学基金资助项目（51879052）
作者简介：张阿漫，男，1981 年生，博士，教授，博士生导师。研究方向：水下爆炸与舰船毁伤，流固耦合动力学，气泡动力
学。E-mail：zhangaman@
王诗平，男，1983 年生，博士，教授，博士生导师。研究方向：气泡动力学，流固耦合动力学。
E-mail：wangshiping@
彭玉祥，男，1992 年生，博士生。研究方向：冲击动力学与结构毁伤。E-mail：yxpeng2014@
期刊网址：
引用格式：张阿漫，王诗平，彭玉祥，等. 水下爆炸与舰船毁伤研究进展［J］. 中国舰船研究，2019，14（3）：1-13. Zhang A M，Wang S P，Peng Y X，et al. Research progress in underwater explosion and its damage to ship structures ［J］. Chinese Journal of Ship Research，2019，14（3）：1-13.
开的研究工作，旨在为水下爆炸与舰船毁伤、水下爆炸威力等相关研究提供参考。
关键词：水下爆炸；冲击波；气泡；舰船结构；结构毁伤

水下爆炸载荷作用下舰船结构极限强度研究水下爆炸载荷作用下舰船结构极限强度研究随着军事技术的不断发展，水下爆炸作为一种先进的战术手段被广泛应用。

在水下爆炸的作用下，舰船结构的极限强度成为关键问题。

因此，对水下爆炸载荷作用下舰船结构极限强度的研究具有重要的意义。

在水下爆炸载荷作用下，舰船结构会受到极大的冲击力和压力波的作用。

这些作用会引起船体的变形、破裂和崩塌，从而对舰船的安全性产生威胁。

因此，为了能够预防和防范水下爆炸事故的发生，需要对船体结构的极限强度进行研究。

舰船结构的极限强度研究是基于材料力学和结构力学的理论研究。

在进行船体结构的强度计算时，需要考虑到材料的力学特性、船体结构的几何形状和水下爆炸载荷的作用特点等因素。

其中，水下爆炸载荷对船体结构的破坏主要有三种形式：冲击性破坏、冲击痕迹破坏和压力波破坏。

在进行船体结构的强度计算时，需要采用合适的数值模型和计算方法。

目前，常用的数值计算方法包括有限元法、边界元法、网络法等。

在确定数值模型和计算方法后，需要进行参数的选择和设置。

其中，重要的参数包括材料的弹性模量、泊松比、密度和破裂韧性等。

这些参数的选择与设置直接影响到强度计算的结果和准确性。

在进行强度计算时，需要对船体结构进行不同的负载情况下的分析。

常见的负载情况包括静荷载、动荷载和地震荷载等。

这些负载情况下，船体结构的受力情况和变形情况都有所不同。

经过对舰船结构极限强度的研究，可以得出舰船在水下爆炸载荷作用下的破坏模式和强度情况。

这些研究成果可以为船体结构的设计、修理、修改等提供重要的参考依据。

总之，水下爆炸载荷作用下舰船结构极限强度研究是一项复杂而重要的工作。

通过采用合适的数值模型和计算方法，选择适当的参数和进行不同负载情况的强度分析，可以为舰船的安全性提供保障。

根据现有文献和实验数据，以下是一些与水下爆炸载荷作用下舰船结构极限强度相关的数据:1. 爆炸药量的影响爆炸药量的大小对船体结构损伤的程度有很大的影响。

水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤评估水下非接触爆炸是指在水下发生的爆炸事件，但没有直接接触到船舶结构的炸药或爆炸物。

当出现如此强烈的爆炸冲击波时，船舶结构会受到很大的压力和振动，可能导致严重的损伤或破坏。

因此，对于发生水下非接触爆炸的船舶，需要进行结构损伤评估来确定损伤的程度和范围，以便采取正确的修复和加固措施。

结构损伤评估的过程通常包括以下几个步骤：
1.检查船舶的结构是否有可见的裂缝、变形或其他损伤迹象。

这可以通过仔细观察船体表面和内部结构来完成。

2.使用测量工具，如光纤传感器、声呐或摄像机等，对船舶结构进行非破坏性检测，以获取更详细的结构损伤信息。

这些工具可以帮助评估结构的强度和刚度，以及是否存在内部损伤。

3.使用数学模型对船舶结构进行分析，以估计和预测结构在爆炸作用下的响应和受力情况。

这些模型可以根据不同的情况和假设条件来进行调整和改进。

4.最后，根据收集到的结构损伤信息和分析结果，评估船舶是否需要修复和加固。

修复和加固的方法可能包括更换损坏的结构部件、加固现有部件或者重新设计船舶结构以提高其抗爆炸能力。

总之，进行水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤评估是非常必要和重要的，可以帮助船舶维修人员和设计师制定正确的修复和加固策略，确保船舶在未来的使用中能保持安全和稳定。

舰船目标在水下爆炸作用下毁伤效应研究I. 引言A. 背景介绍B. 研究目的C. 研究意义II. 爆炸物理学基础A. 爆炸原理B. 水下爆炸影响因素C. 爆炸模拟算法III. 舰船目标水下爆炸作用下的毁伤机理A. 水下爆炸的作用方式B. 舰船目标毁伤机理C. 压力波、气泡以及水动力效应对目标的毁伤IV. 毁伤效应的数值模拟与分析A. 模拟方法与算法B. 模拟结果与分析C. 参数敏感性分析V. 结论与展望A. 结论总结B. 研究展望以上是舰船目标在水下爆炸作用下毁伤效应研究的论文提纲，其中包括引言、爆炸物理学基础、舰船目标水下爆炸作用下的毁伤机理、毁伤效应的数值模拟与分析和结论与展望五个章节，目的是从不同的角度对水下爆炸下舰船目标的毁伤效应进行研究，为军事安全和防御的发展提供重要支持。

第一章节是本论文的引言部分，主要涵盖了背景介绍，研究目的和研究意义三个方面。

下面我将分别阐述这三个方面。

在背景介绍中，我们需要指出本研究的背景，即在当前国际形势下，军事安全成为各国关注的焦点。

水下爆炸作为对军事目标造成重大威胁的一种方式，对于保卫国家安全具有重要意义。

过去的研究表明，水下爆炸对舰船目标造成毁伤效应的特点不同于陆地爆炸，且目前相关研究仍然不完善，需要我们进一步深入探究。

接下来是研究目的，我们需要明确本研究所要探究的问题是什么，即通过对舰船目标在水下爆炸作用下毁伤效应研究，掌握毁伤机理和影响机制，为未来水下防御和军事安全提供理论支持和实用技术。

最后是研究意义，我们需要凸显本研究的意义，即对于提高我国军事安全防御能力、强化我国军事实力以及保护国家国民的生命财产安全有着重要的现实意义。

同时，本研究还将为水下防御技术的研究和发展提供新思路和理论基础，并为高校科研人员及工程技术人员提供参考和借鉴。

在整个第一章中，我们需要通过信息介绍的方式，增加读者对该研究领域的理解和关注程度，说明问题的重要性，使读者在阅读论文的过程中能够深入理解我们的研究目标，认识到本研究的现实意义，并对后续论文的内容做出基本了解。

受水下爆炸载荷作用的船体结构可靠性研究的开题报告一、选题背景水下爆炸是一种极端的载荷作用，可能会对船体结构产生严重的影响。

随着近年来海上安全事故的发生，对水下爆炸载荷下船体结构可靠性研究的需求越来越迫切。

因此，本课题将开展受水下爆炸载荷作用的船体结构可靠性研究。

二、研究内容本课题将重点研究以下内容：1. 水下爆炸载荷特性及对船体结构的影响。

2. 可靠性理论在船体结构受水下爆炸载荷作用下的应用，建立可靠性模型并进行可靠性分析。

3. 设计目标可靠度的确定，将可靠度作为优化目标进行结构设计。

4. 研究新型船舶材料在受水下爆炸载荷作用下的性能表现及可靠性。

5. 通过数值模拟和实验研究方法验证可靠性模型的有效性。

三、研究意义1. 对提高船体结构的安全性、实现人身财产安全起到积极作用。

2. 对新型船舶材料研发和选用提供技术支持。

3. 对船体结构设计和维护提供参考。

四、研究方法本研究将采用数值模拟和实验研究相结合的方法：1. 利用ANSYS软件建立船体结构有限元模型，分析船体结构在水下爆炸载荷作用下的应力、变形等变化情况，进而得到结构可靠性模型。

2. 进行水下爆炸模拟实验，获取实验数据，与理论分析相结合，验证结构可靠性模型的预测能力。

五、预期成果1. 建立受水下爆炸载荷作用下船体结构的可靠性分析方法。

2. 研究新型船舶材料受水下爆炸载荷作用下的性能，提供相关指导。

3. 提高船体结构在水下爆炸事件中的安全性能。

4. 提供有效的数据支持和理论指导，促进相关领域的发展。

六、研究计划1. 第一年：调研水下爆炸事件的事故案例并总结水下爆炸的载荷特性以及对船体结构的影响；建立船体结构的有限元模型，研究不同载荷下船体结构的响应，初步建立可靠性分析方法。

2. 第二年：进一步提高可靠性分析方法的准确性，利用实验数据验证理论分析的可靠性；研究新型船舶材料在水下爆炸条件下的性能，分析材料的可靠性和适用性。

3. 第三年：开展结构设计优化研究，将可靠度作为设计目标，提高操作可靠性；验证优化方法的有效性，改进结构设计方法；开展相关切实可行的教育和培训，打造新型人才队伍。