典型水面结构在水下爆炸作用下的毁伤模式研究
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水下爆炸冲击波对船体结构的损伤研究
水下爆炸冲击波对船体结构的损伤研究
舰船在进行海战过程中,常常会遭到敌方反舰武器的攻击,使船体结构发生
损伤,轻则变形,重则破裂。
与潜艇相比,水面船更容易成为攻击的目标,因此为了提高水面船的战斗力,提高其抗爆能力是一个有效的途径。
众所周知,炸药在水下爆炸和在空气中爆炸度对结构的破坏是效果是不同的。
炸药在水中爆炸能够产生冲击波,冲击波作用时间短,但压力极大,往往能够使舰船产生严重变形甚至破裂。
所以研究船舶在冲击波作用下的响应对提高舰船的抗爆能了具有重要意义。
本文就是在这样的背景下,使用有限元软件ABAQUS对某船进行了数值模拟计算,并与相关试验数据进行对照,计算结果较好。
本文首先对水下爆炸的现象进行了学习研究,并了解了冲击波的物理特性,在此基础上,利用经验计算公式,对水下
爆炸产生的压力载荷进行了编程计算计算出了对某船数值模拟所要的冲击波载
荷数据。
其次学习并掌握了ABAQUS计算水下爆炸的技术,对一圆柱壳进行了水下爆炸冲击波载荷作用的响应分析,进行了空壳与注满水两种工况下的响应,结果
表明,注入的水增强了圆柱壳在水下爆炸中响应。
最后,参阅某船的相关图纸,利用ANSYS软件和HYPERMESH软件建立了其几何模型并划分了网格,通过ABAQUS软件计算了该船的自然频率,验证了所建立的有限元模型较好能够很好的模拟实船的质量、刚度等特征量,最后对该船进行了数值分析,结果与实验值拟和较好。
水下爆炸对舰船结构损伤特征研究综述_张阿漫.caj
1引言
水 下 爆 炸 物 理 现 象 十 分 复 杂 ［1－15］， 包 括 初 始 爆 轰、冲击波、爆轰物形成的气泡，且气泡运动诱发 滞后流、气泡坍塌产生脉动压力及高速射流。
当爆炸物在水中爆炸时， 在一瞬间产生大量
的高温、高压爆轰产物，强烈的挤压周围的流体介 质，使其压力、密度迅速升高，形成初始冲击波。 对 此 ，Cole［1］对 水 下 爆 炸 的 现 象 、 物 理 化 学 变 化 、 水 下 爆炸载荷的分布和传播特点进行了详尽的阐述， 并给出了水下爆炸冲击波的半经验半理论公式。 通常，冲击波的压力大、时间短，呈现高频特征，对
Байду номын сангаас
击数值仿真分析的核心模块禁止向我国出口，导 致现有软件并不能解决舰船抗爆抗冲击基础性 和机理性问题， 而这些机理性问题恰恰直接关 系到海军重点型号的研制与设计，这给舰船水下 爆炸研究工作造成了极大的困难 。 ［6，8，16］ 目前国内 外关于水下爆炸应用的研究现状总结如图 2 所 示。
美国
实船爆炸试验 专用软件 USA
实船爆炸数据库 MIL 标准
北约
部分实船爆炸试验 通用数值软件
BV 标准
我国
实船爆炸试验较少 尚无自主开发软件
标准不全，实用性差，关键 参数需模型实验确定
图 2 水下爆炸及其对舰船结构的毁伤特性 Fig.2 Study status of application of underwater explosion
Abstract： Underwater shock loading due to explosion of torpedo or mine may be one of the main threats to the survivability of ship． This has attracted enormous interest in the warship design field， and a large literature dedicated to the underwater explosion problem over the past several years have been released， however， the behaviors in terms of underwater explosion shock wave， bubble dynamics together with their impacts on the ship structure have not yet been fully revealed． This paper analyzed the characteristics of underwater explosion loads， and summarized the characteristics of structural damages to the ship subjected to underwater explosion． The paper also outlined the development progresses both in the application and scientific research， ranging from experimental studies， theoretical analyses to numerical methods for the research purpose． The issue has been put forward to address the necessity of basic research， which aims to provide a reference for related researches on warship anti－detonation and anti－shock． Key words： underwater explosion； ship structure； shock wave； bubble
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。
典型含水复合结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤
收稿日期:2018-03-07作者简介:王长利(1980-),男,博士,副研究员,E-mail:wangchangli@ ;周刚(1964-),男,研究员,博士生导师。
典型含水复合结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤王长利,周刚,马坤,陈春林,戴湘辉,冯娜,李虎伟(西北核技术研究所,西安710024)摘要:聚能装药水下爆炸对含水复合结构的毁伤主要为聚能侵彻体对钢+水+钢多层结构的侵彻贯穿以及水下爆炸冲击波的联合作用。
文章通过水下爆炸实验和数值模拟,对典型含水复合结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤进行了研究。
结果表明:在聚能装药水下爆炸作用下,复合结构水舱前板发生较大孔洞的严重撕裂,水舱后板产生穿孔,孔径约为聚能装药直径的1/3;相同爆心距离,装药侧向的冲击波压力受装药形式影响不明显;随着水层厚度的增加,侵彻体对后效靶的侵彻深度降低,后板的中心永久位移逐渐减少;侵彻路径上的弹前激波先于侵彻体作用于结构表面,结构穿孔破坏是冲击波与侵彻体的共同作用的结果。
关键词:聚能装药;水下爆炸;含水复合结构;毁伤中图分类号:O385文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1007-7294.2018.08.010Damage anlysis of typical water partitioned structure undershaped charge underwater explosionWANG Chang-li ,ZHOU Gang ,MA Kun ,CHEN Chun-lin ,DAI Xiang-hui ,FENG Na ,LI Hu-wei(Northwest Institute of Nuclear Technology,Xi ’an 710024,China)Abstract :The damage of the water partitioned structure subjected to the shaped charged underwater explo ⁃sion is mainly caused by the penetration of the projectiles combined by the explosion waves.The underwa ⁃ter explosion experiments and the numerical simulations were performed to investigate the damage of two kinds of typical structures under the shaped charged underwater explosion.The results show that the tear ⁃ing hole on the front board of the typical structure is much bigger than the penetrating hole on the back board,the diameter of which is about one third of the diameter of the shaped charged projectile;the effect of the explosive shape on the free field pressure in side direction is negligible;both of the penetration depth of the effective plates in the box and the out-of-plane displacement of the back board decrease with the increase of the thickness of the water interlayer;the arrival time of the shock wave in front of the projectile at the typical structures is earlier than that of the penetrator;the penetration damage of the structure is mainly caused by the high velocity impact of the penetrator and shock wave.Key words:shaped charge;underwater explosion;water partitioned structure;damage0引言伴随聚能型水中兵器的发展,为提高战斗部的作战效能以及水中兵器的生存能力,国外对于聚能文章编号:1007-7294(2018)08-1001-10第22卷第8期船舶力学Vol.22No.82018年8月Journal of Ship Mechanics Aug.20181002船舶力学第22卷第8期侵彻体在水介质中的运动以及聚能装药的设计开展了相关研究。
水下近场爆炸对舰船结构瞬态流固耦合毁伤特性研究
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。
水下爆炸载荷下固支方板的动态毁伤模式
第41卷增刊2 2020年6月兵工学报ACTA ARMAMENTARIIVol.41Suppl.2Jun.2020水下爆炸载荷下固支方板的动态毁伤模式代利辉W,吴成2,安丰江2(1.北京航天长征飞行器研究所，北京100076；2.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京100081)摘要：水下爆炸产生的冲击波是造成水面舰船毁伤的重要原因，研究水下爆炸载荷作用下舰船结构的动态响应和毁伤模式，对提高舰船自身生存能力有着重要的意义。
通过对水下爆炸载荷作用下固支方板形变过程中平板边界和中心处的应变变化进行理论分析，并结合有限元仿真方法对不同爆距下受到水下爆炸载荷作用的固支方板动态毁伤进行研究，发现固支方板的破裂方式与爆距有着紧密关系：对于水下爆炸中远场，冲击波几乎同时到达固支方板的中心处和边界处，此时固支方板通常是边界处破裂；只有在近场甚至接触爆炸情况下，爆炸冲击载荷率先到达方板中心处，固支方板才可能出现中心处率先破裂的情况。
研究结果证明了固支方板临界破裂压力与平板自身几何尺寸和炸药距离平板的距离有着直接关系。
关键词：固支方板；水下爆炸；临界破裂压力；动态毁伤中图分类号：O383+.1文献标志码：A文章编号：1000-1093(2020)S2-0111-09DOI：10.3969/j.issn.1000-1093.2020.S2.015Dynamic Damage Mode of Clamped Square Plates Subjected toUnderwater Explosive LoadingDAI Lihui1，2,WU Cheng2,AN Fengjiang2(1.Beijing Institute of Space Long March Vehicle,Beijing100076,China；2.State Key Laboratory of Explosion Science and Technology,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China)Abstract:The shock wave generated by underwater explosion is an important cause of damage to surface ships.The dynamic response and damage modes of ship structure subjected to underwater explosive loading are studied to improve the ship survivability.Theoretical method is used to analyze the strains at the boundary and center of clamped square plate during its deformation,which is caused by underwater explosive loading.In addition,the finite element simulation method is used to research the dynamic damage of clamped square plate subjected to underwater explosive loading at different explosion distances.It is found that the fracture mode is closely related to the explosion distance：the shock wave reaches the center and boundary of fixed square plate nearly at the same time in the case of far field underwater explosion,which causes the boundary of fixed square plate broken firstly;the shock wave reaches the center of square plate before it reaches its boundary,which only occurres in near-field or even contact explosion,and the clamped square plate would be broken at its center firstly.The results prove that the critical fracture pressure of clamped square plate is directly related to its geometrical sizes and the distance between the explosive and the plate.Keywords:clamped square plate;underwater explosion；critical fracture pressure;dynamic damage收稿日期：2020-05-15作者简介：代利辉（1988—）,男，工程师，博士研究生。
遭受水下爆炸的舰船缩比模型毁伤评估
1 舰船缩比模型设计
以某型舰为母船，按总纵强度相似原则，对母船 作简化 ，并忽略母船舰载设备对其质量分布的影 响。缩比模型（以下简称船模）共分 8 个舱，缩比因 子 1：20，不另行配重。其中艏舱较长（是其它舱室的 两倍长），其余舱室长度一样。船模共设 7 道横舱 壁，2 层平台和中纵舱壁，平台 2 与船底外底板组成 双层底 ，双层底内还有两道纵旁舱壁加强 ，甲板 、平 台 1、平台 2 的板厚 4 mm，其余结构的板厚 3 mm，模 型结构总质量约 m=429.4 kg，材料选用普通船用钢 Q235；内部结构示意图见图 1。两端分别设有水密 间，可以保证模型在壳体破裂后仍能浮在水面。
第3期
遭受水下爆炸的舰船缩比模型毁伤评估
71
(a)平台 2 俯视图
(b)横截面图 图 1 某型舰船缩比模型结构剖面图
2 数值仿真研究
2.1 有限元模型建立
计算时考虑重力因素和壳板的应变率强化效 应 。 有 限 元 模 型 中 船 体 网 格 由 59 034 个 壳 单 元 （S4R）组 成 ，水 域 网 格 由 3 615 054 个 声 学 单 元 （AC3D8R）组成。结构与水域间用 TIE 约束法模拟 流固耦合，采用 ABAQUS/EXPLICIT 求解器（声固耦 合法）计算。船模和外部水域的有限元模型分别如 图 2、图 3 所示。
对于提高现役舰船的生命力和战斗力 ，具有重要意 义。因实船爆炸试验的巨额经费、超长周期和不可
素秋等对某典型舱段模型进行水下爆炸试验 ，研究 了模型结构所遭受的载荷及其动态响应 [8]。高浩鹏
重复等特点 ，在实际研究中常用缩比模型爆炸试验 来做先期研究。1984 年，Rentz 用试验手段研究加筋 平板在水下爆炸作用下的动态响应 ，并进行了数值 计算 [1]。1988 年，Gifford 等对具有初始裂纹焊接厚 板的动态响应作了一系列试验研究 [2]。胡俊波等提 出了改进型冲击因子的计算方法 ，并经某目标抗水 下爆炸试验验证 。 [3] 陈辉等利用整船缩比模型试 验 ，得 到 冲 击 环 境 参 数 与 水 下 爆 炸 载 荷 间 的 关 系 [4]。朱锡等对水面舰艇防雷舱结构模型进行了一 系列水下抗爆能力试验 [5]。张海鹏等研究对大缩尺 比船模 ，使用畸变模型实现对原型总纵强度准确预 测的方法 [6]。秦健等基于 π 定律提出了在水下爆炸
以某型舰为母船，按总纵强度相似原则，对母船 作简化 ，并忽略母船舰载设备对其质量分布的影 响。缩比模型（以下简称船模）共分 8 个舱，缩比因 子 1：20，不另行配重。其中艏舱较长（是其它舱室的 两倍长），其余舱室长度一样。船模共设 7 道横舱 壁，2 层平台和中纵舱壁，平台 2 与船底外底板组成 双层底 ，双层底内还有两道纵旁舱壁加强 ，甲板 、平 台 1、平台 2 的板厚 4 mm，其余结构的板厚 3 mm，模 型结构总质量约 m=429.4 kg，材料选用普通船用钢 Q235；内部结构示意图见图 1。两端分别设有水密 间，可以保证模型在壳体破裂后仍能浮在水面。
第3期
遭受水下爆炸的舰船缩比模型毁伤评估
71
(a)平台 2 俯视图
(b)横截面图 图 1 某型舰船缩比模型结构剖面图
2 数值仿真研究
2.1 有限元模型建立
计算时考虑重力因素和壳板的应变率强化效 应 。 有 限 元 模 型 中 船 体 网 格 由 59 034 个 壳 单 元 （S4R）组 成 ，水 域 网 格 由 3 615 054 个 声 学 单 元 （AC3D8R）组成。结构与水域间用 TIE 约束法模拟 流固耦合，采用 ABAQUS/EXPLICIT 求解器（声固耦 合法）计算。船模和外部水域的有限元模型分别如 图 2、图 3 所示。
对于提高现役舰船的生命力和战斗力 ，具有重要意 义。因实船爆炸试验的巨额经费、超长周期和不可
素秋等对某典型舱段模型进行水下爆炸试验 ，研究 了模型结构所遭受的载荷及其动态响应 [8]。高浩鹏
重复等特点 ，在实际研究中常用缩比模型爆炸试验 来做先期研究。1984 年，Rentz 用试验手段研究加筋 平板在水下爆炸作用下的动态响应 ，并进行了数值 计算 [1]。1988 年，Gifford 等对具有初始裂纹焊接厚 板的动态响应作了一系列试验研究 [2]。胡俊波等提 出了改进型冲击因子的计算方法 ，并经某目标抗水 下爆炸试验验证 。 [3] 陈辉等利用整船缩比模型试 验 ，得 到 冲 击 环 境 参 数 与 水 下 爆 炸 载 荷 间 的 关 系 [4]。朱锡等对水面舰艇防雷舱结构模型进行了一 系列水下抗爆能力试验 [5]。张海鹏等研究对大缩尺 比船模 ，使用畸变模型实现对原型总纵强度准确预 测的方法 [6]。秦健等基于 π 定律提出了在水下爆炸
水下爆炸载荷作用下水面目标局部毁伤计算研究
3
挠曲变形计算实例
以某板架结构试验模型为例， 通过对其挠曲变
n m πx j πy U 2 = å 2π M 0i w 0 sin i + å 2π M 0j w 0 sin （3） B i=1 B L i=1 L
形进行计算， 阐明目标局部塑性变形抗毁伤能力的 计算过程。计算中为了不失一般性， 所采用的水下
2 A0 w0 + B0 w0 = E k
其中： γx 、 γ y 分别为 x 方向和 y 方向边界的固定程 度系数， 边界为刚性固定时取为 1； 边界完全自由
（2）
其中
n m
（9）
支持时， 板架在边界处不产生塑性铰， 因而取为 0； y 方向第 i、 j 根骨架梁的塑性 M 0i 、M 0j 分别为沿 x、 2） 板架弯曲变形能 U 2 3） 板架伸长变形能 U 3 极限弯矩。
Ship local structure damage effect subjected underwater explosion has been studied by using theory analysis and
mation and crevasse has been established. The structure damage effect of classical ship has been gained according those models and the results have been compared with experiment data. These show that those two methods have been achieved the same results in pro⁃ lation. underwater explosion， underwater target， damage， crevasse， experiment U664.2 tecting ship local structure damage effect. Those results have validated correctness of theory model and feasibility of numerical simu⁃ Key Words Class Number
水下爆炸载荷作用下舰船总体毁伤模式研究
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
水下爆炸对水下目标的毁伤试验研究
水下爆炸对水下目标的毁伤试验研究王博雅;鲁忠宝;任西;任炜;李慧;连恺【摘要】In order to study the damage effects of underwater explosion, underwater explosion of GUHL-1 was tested, the shock wave peak overpressure at different distance were obtained. And the relation between shock wave peak overpresure and distance of underwater explosion for GUHL-1 was obtained by calculation.Meanwhile, the effects of damage to the different frogman weapons system were analyzed. The study provided the reference for design of anti-frogman weapons systems in the future.%为研究水下爆炸对蛙人的毁伤效果，进行了GUHL-1的水下爆炸试验，得到不同爆距处冲击波峰值压力。
通过计算获得 GUHL-1炸药水中爆炸自由场冲击波压力峰值和爆距的关系。
同时对几种反蛙人武器系统的毁伤效果进行了分析，为今后反蛙人武器系统的设计提供参考。
【期刊名称】《火工品》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P51-53)【关键词】炸药;水下爆炸;毁伤效果;冲击波峰值【作者】王博雅;鲁忠宝;任西;任炜;李慧;连恺【作者单位】陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061;中船重工集团公司第705研究所，陕西西安，710075;陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061;陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061;陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061;陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室，陕西西安，710061【正文语种】中文【中图分类】TQ564蛙人部队作为近海港口水域渗透、侦查、破坏等局部军事冲突的主角，给水下安全带来了极大的威胁。
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２０１６年第 ３期
舰 船 电 子 工 程
船体 局部板架 的初 始动 能 。
架 初 始动能 Ｋ ，即 ：
２ 典 型 水 面 结 构 在 水 下 爆 炸 用 下
Ｕ—Ｋ
（２）
板 架塑性 变 形 能 的计 算 可 将 板 架 化 为 正 交 的
Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．３ １１８
舰 船 电 子 工 程
Ｓｈｉｐ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
总第 ２６１期 ２０１６年第 ３期
典 型 水 面 结 构 在 水 下 爆 炸 作 用 下 的 毁 伤 模 式 研 究
张永坤 高 鑫
（９１４３９部 队 大 连 １１６０４１）
摘 要 论文首先 给出典 型水 面结构在水下爆炸 作用下 的毁 伤模型 ，根 据能量守 恒原理 得到板架 塑性变 形能 等于板 架 初始动能 ，给出板架 塑性 变形能计算公式 。从模型参数 、载荷参数及流 固耦合效应等效 三方 面 ，得到相似准数 中所包含 的 全部物理量 ，利用 方程 分析法及量纲分析法导 出典型水 面结构在水 下爆炸作用下运动现象的相似准数 ；利用 定理 ，建立关 于相似准数 的准数方程式 ，进而得到表征结构毁伤程度 的相 似准数与其他准数 之间 的关系 ，最 后得到能够 通过模 型实验预 报实船结构毁伤参数 的经验公式 。
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ ｗａｒｓｈｉｐ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄａｍａｇｅ，ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ， ｔｈｅｏｒｙ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ Ｉｄ６６４．２
１ 引 言
水下爆 炸作 用 下 典 型水 面结 构 的毁 伤模 式包 括 局部 结构 塑性 大变 形 和开裂 破 坏 ，整体 箱 形 梁结 构弹 塑性 动态 响应 和塑 性铰 破坏 ，整 体 箱形 梁 结 构 冲击 振动 （鞭 状 运 动 ）和 塑 性 铰 破 坏 等 。不 同 毁 伤 模式所要研究的相似准数不同，冲击波作用下 的塑 性动 态 响应 主要 考 虑 抗 弯 能 力 和 塑性 变 形 （应 变 ） 相似 ，气泡脉动引起 的船体鞭状运动主要考虑振动 频率和应力应变相似 。研 究方法包括理 论计算 方 法研 究 和实验 研究 ［１ ］。
关键词 舰艇 ；结构 ；毁伤 ；爆炸 ； 定理 中图分类号 Ｕ６６４．２ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２～９７３０．２０１６．０３．０３１
Ｄ ａｍ ａｇｅ Ｍ ｏｄｅｌ ｏｆ Ｓｈｉｐ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ
ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇｋｕｎ ＧＡＯ Ｘｉｎ （Ｎｏ．９１４３９ Ｔｒｏｏｐｓ ｏｆ ＰＬＡ ，Ｄａｌｉａｎ １１６０４１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｈｉｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｏｍａｌｏｕｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ｃｏｎｖｅｒｓａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ ｐｌａｔｅ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｅｑｕａｌｓ ｔｏ ｉｔｓ ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅｄ ｋｉｎｅｔｉｃ ｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｌａｔｅ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ ｇｉｖｅｎ．Ａｌｌ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｎｕｍｂｅｒ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｍｏｄｅｌｐａｒａｍｅ— ｔｅｒｓ，ｌｏａｄｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｆ ｌｕｉｄ－ｓｑｕｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ．Ｓｈｉｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｎｕｍｂｅｒ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｉｓ ｏｂａｔｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ｆｏｒｍ ｕｌａ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｍ ｅｎｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ７【ｔｈｅｏｒｙ，ｓｉｍ ｉｌａｒｉｔｙ ｎｕｍ ｂｅｒ ｆｏｒ ｍ ｕｌａ ｉｓ ｆｏｕｎ ｄｅｄ ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｎｕｍｂｅｒｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒｍ ｕｌａ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｅｄｉｃｔ ｓｈｉｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｕｓｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ．
由于问题 的复杂性 ，从理论上确定准数方程式
的具 体 形 式 有 所 困难 ，故 拟 用 数 值 仿 真 实 验 的 方 法 ＿７叫 。在用 仿 真实 验方 法求 解准 数方 程 的时候 ， 首先 得 到相似 准数 中所 包含 的全 部 物 理量 ，并 将 仿 真实 验数 据整 理成 相似 准数 ，进 而得 到表征 结 构 毁 伤程 度 的相似 准 数与其 他 准数 之 间 的关 系 ，最 后 得 到能 够通 过模 型实 验 预 报 实 船 结 构 毁 伤 参 数 的 经 验公 式 。利用 方 程 分 析 法 或 量 纲 分 析 法 导 出 典 型 水 面结 构在水 下爆 炸作 用 下运 动现 象 的相 似 准 数 ； 利 用 定 理 ，建 立关 于相 似 准数 的准数 方程 式 。
爆 炸载荷 作 用在舰 船板 架上 ，冲击 波 作用 时 间 与板 架 固有 周期 相 比很 小 ，因此 可 用 动量 定 理求 解 板 架初 始动 能 。根 据 单 位 面 积 入 射 冲量 可 以确 定
＊ 收稿 日期 ：２０１５年 ９月 １０日，修 回 日期 ：２０１５年 １０月 ２５日 作者简介 ：张永坤 ，男 ，博 士 ，１二程师 ，研 究方 向 ：水下爆炸 总体 。