超彈夾芯覆蓋層的水下抗爆機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、如何采取有效措施來(lái)防止和減輕水下爆炸對(duì)艦艇的破壞作用，是當(dāng)前海軍十分關(guān)注的問(wèn)題。新型抗沖瓦結(jié)構(gòu)利用超彈性薄壁芯層在壓縮時(shí)屈曲變形形成的應(yīng)力平臺(tái)期，能有效降低爆炸波入射沖量，保護(hù)主船體結(jié)構(gòu)并改善設(shè)備沖擊環(huán)境，展現(xiàn)出了良好的實(shí)際效果和應(yīng)用前景。 由于水下爆炸現(xiàn)象的瞬時(shí)性以及抗沖瓦變形形式的復(fù)雜性，目前對(duì)于其用于實(shí)船水下抗爆時(shí)的作用機(jī)理認(rèn)識(shí)還很不完善。本報(bào)告以這一新技術(shù)為研究背景，從抗沖瓦芯層的沖擊動(dòng)力學(xué)特性、沖擊波傳播及流固耦合機(jī)制

2、、均勻化計(jì)算方法等幾方面進(jìn)行了較深入的探索，力爭(zhēng)對(duì)抗沖瓦的水下抗爆炸防護(hù)機(jī)理做出更深刻的闡釋，為抗沖瓦的實(shí)船應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計(jì)打下良好的理論基礎(chǔ)。具體而言，包括以下幾方面的內(nèi)容： 一、超彈性芯層的沖擊動(dòng)力學(xué)分析：超彈性芯層受到不同沖擊載荷時(shí)的動(dòng)態(tài)壓縮及回彈機(jī)制，是分析抗沖瓦水下抗爆機(jī)理的重要理論基礎(chǔ)。報(bào)告分析了以超彈橡膠制成的方孔薄壁周期芯層受沖擊載荷時(shí)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，詳細(xì)探討了材料特性、應(yīng)變率、慣性效應(yīng)及初始幾何缺陷等多種因素對(duì)結(jié)構(gòu)

3、沖擊力學(xué)行為的影響。 二、沖擊波傳播及流固耦合機(jī)制的研究：流固耦合問(wèn)題是分析結(jié)構(gòu)受水下爆炸響應(yīng)問(wèn)題的一個(gè)難點(diǎn)，特別是當(dāng)考慮沖擊波傳播與芯層大變形相互作用時(shí)。建立了考慮流體、央層板及結(jié)構(gòu)的一維流固耦合模型，分析了芯層為不同密度的聚乙烯泡沫時(shí)夾芯結(jié)構(gòu)的水下爆炸響應(yīng)問(wèn)題。討論了芯層相對(duì)密度對(duì)面板壁壓、入射沖量、主結(jié)構(gòu)響應(yīng)及彈性支撐的反力等參量的影響，并分析了前面板材料及厚度對(duì)于夾芯結(jié)構(gòu)爆炸響應(yīng)的影響規(guī)律。 三、均勻化計(jì)算方法的

4、探討：芯層周期薄壁的復(fù)雜性決定了在全船分析時(shí)無(wú)法對(duì)其幾何細(xì)節(jié)進(jìn)行建模，而對(duì)芯層進(jìn)行均勻化處理是有效的方法之一。針對(duì)芯層為會(huì)屬格構(gòu)桁架芯層的三維金屬夾層板，根據(jù)應(yīng)變能密度函數(shù)相等原則建立了考慮應(yīng)變率效應(yīng)的均勻化本構(gòu)模型。在此基礎(chǔ)利用彈性泡沫模型對(duì)縮比模型的爆炸試驗(yàn)進(jìn)行了分析計(jì)算。 四、抗沖瓦的實(shí)驗(yàn)研究：針對(duì)抗沖瓦的實(shí)際效果，開(kāi)展了縮比模型試驗(yàn)和實(shí)船試驗(yàn)。綜合幾次試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)對(duì)貼瓦前后爆炸壓力、加速度、應(yīng)變及沖擊譜的比較，對(duì)抗沖瓦