不同攻角對實(shí)船爆炸試驗沖擊響應影響研究論文
摘 要：實(shí)船爆炸試驗是檢驗艦艇抗沖擊能力最直接、最有效的手段。實(shí)船爆炸試驗對海區等環(huán)境的要求高，且水下爆炸對艦艇的作用復雜，各種影響因素較多，在實(shí)際試驗中往往很難滿(mǎn)足考核要求。因此，利用數值法對艦艇在不同攻角狀態(tài)下的實(shí)船爆炸試驗沖擊響應進(jìn)行了對比分析。對比結果表明，在相同沖擊因子的作用下，不同攻角對試艦的Mises應力和沖擊加速度幅值有一定的影響，但不影響加速度等的沖擊響應衰減規律。
關(guān)鍵詞：爆源；爆炸試驗；攻角；沖擊響應
中圖分類(lèi)號：U661.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.017
艦艇抗水下爆炸沖擊能力研究是艦艇生命力研究中的重要內容之一，世界各國均十分重視。美國海軍對艦艇抗沖擊制定了嚴格的考核標準，各種新研制的艦艇都要經(jīng)過(guò)5次海上實(shí)船爆炸試驗，艦艇長(cháng)度<100 1="" 000="">100 m的需通過(guò)4 500 kg的爆源的實(shí)船爆炸沖擊考核。
炸藥在水下爆炸比空中爆炸復雜得多，對目標的毀傷機理區別較大。在實(shí)船爆炸試驗設計中，通常以一定的攻角進(jìn)行試驗設計，比如在某型艇抗沖擊試驗中，以40°爆源攻角進(jìn)行試驗考核。試驗中，隨著(zhù)爆距的增加，當爆距大于80 m時(shí)，部分試驗海區的水深將無(wú)法滿(mǎn)足試驗要求，因此，需要減小試驗攻角。
為了研究不同攻角工況下，相同沖擊因子對實(shí)船爆炸試驗沖擊響應的影響，本文采用數值仿真計算軟件ABAQUS中的聲固耦合方法，模擬了水下非接觸爆炸作用下艦船的響應，并對不同攻角條件下典型測點(diǎn)的沖擊響應進(jìn)行了對比分析。
1 水下爆炸目標沖擊因子的計算方法
由于水為密實(shí)介質(zhì)，水下爆炸比空中爆炸要復雜得多，相同的爆源當量在水下爆炸的殺傷力要遠大于在空中爆炸。
3 仿真計算有限元模型
船體結構是一個(gè)復雜的彈性體，計算其動(dòng)力響應時(shí)必須確定正確的力學(xué)模型和適合的計算方法。由于艦船結構復雜，在有限元建模時(shí)，應適當簡(jiǎn)化船體，用梁?jiǎn)卧M各種橫梁、桁、龍骨等結構，用殼單元模擬船的外殼、甲板、隔壁等板殼結構，并用質(zhì)量單元模擬各種大型設備。根據某船體的結構圖紙，用ANSYS軟件進(jìn)行了建模，圖2為某船的有限元模型，圖3為帶周?chē)鲌?chǎng)的有限元模型。
從圖7和表2中可看出，攻角為40°的工況與攻角為30°的工況在垂向加速度上有明顯的差別，其與Mises應力有關(guān)，但攻角不同時(shí)對加速度的變化趨勢沒(méi)有影響。
5 結束語(yǔ)
通過(guò)計算可以看出，在其他參數相同的情況下，被試艦的攻角對同一位置的Mises應力和沖擊加速度響應有比較明顯的影響，被試艦的攻角對其沖擊響應的影響主要根據沖擊波的作用面積而變化。此外，被試艦的攻角雖然對加速度幅值有一定的影響，但對加速度的衰減規律影響較小，在一定范圍內增加或減少試驗攻角對試驗結果的評定影響不大。
參考文獻
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