舰艇舱内爆炸毁伤与防护机理

“舰船系统工程丛书”序
序
前言
第1章绪论1
1.1研究背景及意义1
1.2舱内爆炸下舰船毁伤与防护机理研究现状3
1.2.1战斗部舱内爆炸载荷研究3
1.2.2舰船用钢的动态失效特性研究7
1.2.3舱内爆炸作用下舱室结构响应研究9
1.2.4舱内爆炸防护机理研究现状14
1.3各国舰艇防护技术研究现状18
1.3.1实船爆炸实验研究18
1.3.2引导衰减冲击波19
1.3.3降低结构毁伤20
1.3.4爆炸破片防御22
1.3.5标准规范制定22
1.3.6计算评估方法23
1.4本章小结24
参考文献25
第2章战斗部舱内爆炸载荷研究34
2.1引言34
2.2战斗部舱内爆炸破片载荷研究35
2.2.1战斗部碎裂理论分析35
2.2.2战斗部碎裂机理分析36
2.2.3初始膨胀速度的影响40
2.2.4厚度对碎裂机理的影响42
2.3战斗部舱内爆炸压力载荷研究44
2.3.1准静态气压的理论分析45
2.3.2准静态气体压力的实验研究47
2.3.3舱内爆炸等效裸装药计算50
2.4基于冲量饱和的等效压力载荷53
2.4.1载荷模型及破坏模式53
2.4.2冲击加载阶段分析54
2.4.3准静态加载阶段分析58
2.4.4参数影响61
2.5战斗部整体载荷特性实验研究64
2.5.1实验设置与实施64
2.5.2战斗部爆炸物理过程65
2.5.3战斗部爆炸破片载荷66
2.5.4战斗部爆炸压力载荷67
2.6本章小结69
参考文献70
第3章典型船用钢的动态本构关系73
3.1引言73
3.2船用钢动态力学性能的霍普金森杆法74
3.2.1实验方法74
3.2.2实验结果与分析76
3.2.3模型适用性讨论80
3.3船用钢动态力学性能的Taylor杆法82
3.3.1实验研究82
3.3.2遗传算法及流程84
3.3.3数值仿真计算与结果分析85
3.4基于应力三轴度效应的失效模型87
3.4.1应力三轴度计算方法87
3.4.2不同应力三轴度实验研究88
3.4.3实验结果拟合与机理分析96
3.4.4模型对比与验证100
3.5基于MC准则的动态失效本构102
3.5.1问题提出102
3.5.2应力状态的推导104
3.5.3全应力状态下船用钢力学特性实验106
3.5.4本构模型提出与参数获取116
3.6本构模型二次开发与实现118
3.6.1应力张量存储与定义118
3.6.2VUMAT子程序接口118
3.6.3可变参数120
3.6.4子程序计算流程120
3.7本构模型的有效性验证122
3.7.1穿甲特性验证122
3.7.2爆炸破口验证123
3.8本章小结128
参考文献128
第4章舱内爆炸载荷作用下舱室结构动态响应131
4.1引言131
4.2舱内爆炸压力载荷作用下结构响应理论分析132
4.2.1舱内爆炸载荷相似规律分析132
4.2.2响应与破坏模式相似分析133
4.2.3应变率效应修正135
4.2.4实验验证136
4.3舱内爆炸作用下非近距离舱壁响应137
4.3.1实验与数值仿真设置137
4.3.2准静态压力及爆点位置的影响139
4.3.3平板破坏模式及启发142
4.3.4加筋板破坏模式及启发146
4.4舱内爆炸作用下近距离舱壁响应147
4.4.1实验设置与实施147
4.4.2实验结果149
4.4.3数值仿真150
4.4.4计算结果分析152
4.5弱舱内爆炸作用下舱室结构动态响应156
4.5.1实验设置156
4.5.2物理过程157
4.5.3舱内爆炸载荷分析159
4.5.4舱室结构毁伤特性160
4.6强舱内爆炸作用下舱室结构动态响应164
4.6.1实验设置164
4.6.2载荷特征167
4.6.3毁伤模式169
4.7本章小结179
参考文献179
第5章水雾衰减舱内爆炸压力载荷的防护机理182
5.1引言182
5.2激波作用下单液滴变形与碎裂机理182
5.2.1研究方法182
5.2.2激波诱导气流中液滴的变形和破碎185
5.2.3激波诱导气流中液滴的运动轨迹194
5.3冲击波作用下水滴动态响应数值仿真199
5.3.1问题描述及数值方法199
5.3.2激波与三维液滴相互作用203
5.4水雾衰减舱内爆炸压力载荷实验209
5.4.1实验设置与实施209
5.4.2实验结果与分析210
5.4.3分析与探讨215
5.5本章小结216
参考文献216
第6章液体舱室衰减舱内爆炸破片载荷的防护机理218
6.1引言218
6.2液舱前壁防护作用219
6.2.1理论分析219
6.2.2数值仿真模型及结果223
6.2.3计算结果与分析224
6.3破片速度衰减规律229
6.3.1理论分析模型230
6.3.2有限元计算模型设置与验证231
6.3.3数值仿真结果及分析234
6.3.4阻力系数的确定237
6.4破片作用下的液舱内载荷特性研究241
6.4.1液舱中的冲击波载荷研究241
6.4.2液舱中的空泡溃灭载荷研究249
6.5液舱动态响应特性分析257
6.5.1实验设置与实施257
6.5.2实验结果与分析258
6.5.3数值仿真及结果263
6.6液舱防破损设置与机理分析268
6.6.1模型设计与数值仿真268
6.6.2实验与计算方法验证270
6.6.3计算结果与分析271
6.6.4理论分析279
6.7本章小结281
参考文献282
第7章液体舱室衰减舱内爆炸压力载荷的防护机理284
7.1引言284
7.2舱内爆炸作用下的液舱响应285
7.2.1实验设置285
7.2.2实验结果287
7.2.3数值仿真模型与验证288
7.2.4数值分析结果290
7.2.5影响因素分析296
7.3液舱背板防护涂层研究298
7.3.1实验装置与设置298
7.3.2水下冲击原理300
7.3.3实验结果302
7.3.4参数影响305
7.4液舱舱壁的抗破损设计310
7.4.1模型设置与验证310
7.4.2局部失效特性分析310
7.4.3变形协调装置半径对局部损伤的影响312
7.4.4机理分析与探讨314
7.5本章小结317
参考文献317