水下非接触爆炸作用下的船体结构响应分析

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水下爆炸作用下船体大开口结构的强度校核

在设置工况时，由于１０ｋ００ｇ药量的ＴＮＴ炸药大约在３ｍ或更深的水域才会有气泡脉动现象，０而
１０ｋ００ｇ药量的ＴＮＴ药包在距船壳３ｍ远处爆炸０时，泡脉动现象对舰船产生的破坏作用也相当大，气因此，当爆心所在处的水深超过３ｍ时，须考虑０必气泡脉动对舰船产生的破坏效果。图１和图２分别给出了静水中药包处于舰船正下方３ｍ和４ｍ处００
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造船技术
２００８年第１（第２１期）期总８
水下爆炸作用下船体大开口结构的强度校核
张阿漫，维军，熊亮，许姚赵新
（尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨１００）哈０１５
浪的周期属同一量级，因此，舰船在实际航行过程中
遭受非接触水下爆炸载荷作用时，必要考虑气泡有
脉动载荷和波浪载荷相互作用下对船体强度的
影响。
规律。为该舰大开口结构强度的评估提供参考依据。
下爆炸载荷时的强度问题，理论上是可以解决的。在
文献标识码
１引言
由于主机或武备安装的需要．面舰船的中部水
但是，于类似舰船之类几何形状复杂的大型结构，对在理论上进行求解则比较困难，目前的解决方法主

非接触水下爆炸作用下舰船动态响应研究

・３００・
价值工程
时间（ｍｓ）
图４舰船冲击响应信号的ｔＩＩｔＴ变换
爆炸攻击，计算工况如图２所示。
船体 …一药图２舰船水下爆炸工况示意图
舰船结构发生振动，从而导致结构会产生一定的加速
摘要：淡水资源短缺已成为一个世界性问题，太阳能海水淡化技术是有效解决淡水危机的根本措施之一。对多种太阳能海水淡化技术的困境和发展进行了综述，简述了近年开发的太阳能海水淡化的新系统，分析其原因，指出与常规海水淡化技术结合是未来太阳能海水淡化技术的发展方向，前景广阔。
常泽辉①ＣＨＡＮＧＺｅ — ｈｕｉ；侯静②ＨＯＵＪｉｎｇ；￣
ＷＥＮＷｅｎ
（ ① 内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特０１００５１； ② 内蒙古建筑职业技术学院机电与暖ｉＳＴ程学院，呼和浩特０１００７０ｌ
耦合作用的影响，图３为计算工况下舰船外底板正中心位
中频段反应也较小，余量并不是分解出来的信号，它代置（坐标为（８０，０，０）），水下爆炸压力含有丰富的频率成应，分，冲击波的能量主要作用在中高频嗍，气泡膨胀产生的表了整个信号的变化趋势，而是不能再进行ＥＭＤ分解的个残余量嘲，只有在低频段有所反应，这与气泡脉动低频气泡脉动压力的能量以低频为主。舰船结构振动过程比较

大开口对船体结构抗冲击性能的影响

四川兵工学报
ｈｔ：／ｃｇｊｕｓＩ．ｏ／ｔ／ｓｂ．ｒ＇ｃｍｐｏｅＶ
艇遭受到水下非接触爆炸冲击波载荷、泡脉动载荷以及波气浪弯矩联合作用的时候，船体结构有可能会出现更大地冲击响应。下面以６级海况为例，计算分析此时船体中横剖面主
尤其是舰艇的主甲板，作为船体结构的主要承力构件，其当遭受水下非接触爆炸冲击后，到拉伸和压缩的交变载荷作受用，甲板大开口处就会产生应力集中现象，特别是在大开口角隅处，应力集中现象尤为显著ＩＪ９。本研究利用大型商用有限元动力学分析程序ＡＡＵ，ＢＱＳ
开口结构将严重影响舰艇的总纵强度和局部结构稳定性。图１舰艇冲击响应分析舷侧攻角示意图
根据国内外研究成果… ，００ｋＴＴ装药在约３ｌ１０ｇＮ０ｎ或更深的水域才会出现气泡脉动现象，１０ｇＴＴ装药在而０ｋＮ０距船壳３ｌ０ｎ远处爆炸时，气泡脉动现象对舰艇产生的破坏作用也相当大，因此，当装药爆心所在处的水深超过３０ｍ时，必须考虑气泡脉动对舰艇的破坏效果，２给出了装药图在舰艇正下方３０ｍ处船体主甲板结构大开口处的应力时历
．
１０Ｏ０５
１２０
以上图６中的参考点１为例，经数值仿真分析得到其应变时历曲线，如图７所示。
图４不同海况气泡脉动载荷作用下船体

水下爆炸条件下不同装药对水面舰船冲击环境的影响试验研究

振
动
与
冲
击
第３０卷第７期
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＡＮＤＨＯＣＫＩＳ
水下爆炸条件下不同装药对水面舰船冲击环境的影响试验研究
陈辉，李玉节，潘建强，杨云川，张伦平，刘建湖
（中国船舶科学研究中心，无锡２４８）１０２
输入，可靠的确定方法是实船试验。美国和欧洲最的一些海军强国规定每一艘新型舰船都要进行实船试验考核，ＡＯ（大西洋公约组织）两年都安排实船ＮＴ北每试验作为抗爆研究用。然而实船试验费用大，易实不施，其对财力有限的发展中国家，尤采用模型试验结合
ｅｕｐｎｓｔｒｌｔｖｌａｇｅｔｎ，ｃｎｅｕｎｌｔｅｕｖｖｂｌｔａｔｅａｔｃｐａｉｏｓｉａｅｆｅｔｄ．ｑｉｍｅｔｏｅａｉｅｙｌｒｅｘｅｔｏｓｑｅｔｙ，ｈｓｒｉａｉｙｎｄｈｂｔｅａｃｔｆａｈｐｒａｆｃｅｉｌｙＴｒｆｒｈｅｅｏｅ，ｓｕｙｏｈｃｎｉｏｍｅｔｏｈｐｏｒｑｕｐｎｓｂａｅｎｓｒｔｒｌｄｎｍｉｅｐｎｅｆａｓｐａｔａｔｔｄｎｓｏｋｅｖｒｎｎｆｓｉｂａｄｅｉｍｅｔｓｄｏｔｕｃｕａｙａｃｒｓｏｓｓｏｈｉｔｒｃｓａｔｎｉｎｏａｉｓｏｎｏｎｒｅ．ＳｕｙｏｏｅｔｎｂｔｅｏｄｉｔｔｆｎｖｅｆｍａｙｃｕｔｉｓｔｄｎｃｎｎｃｉｅｗｅｎｌａｎＵＮＤＥＸｎｈｃｎｉｏｍｅｔｉｍｐｒａｔｆｒｅｏｏａｄｓｏｋｅｖｒｎｎｓｉｏｔｎｏｓｏｋｉｏａｉｎｄｓｇｆｅｕｐｎｓａｄｒｉｉｇｓｂａｕｅｕｓｗｅｐｎ ’ ｏｒｈｃｓｌｔｏｅｉｎｏｑｉｍｅｔｎａｓｎｕｑｏａｏｓｐｗｅ．ＶｉａＵＮＤＥＸｈｃｅｔｒｈｌｓｉｄｌｏｓｏｋｔｓｓｆｏｉｔｍｏｅｆｏｃａｗａｓｉｎｏａｉｏｆｖｒｉｇｒｌｓｏｏｄｉｒｈｐａｄｃｍｐｒｓｎｏａｙｎｅｆｌａｎＵＮＤＥＸｎｈｃｎｉｏｍｅｔｏｄｌｈｅａｉｎｂｔｅｈｅｕａｄｓｏｋｅｖｒｎｎｆｔｍｏｅ，ｔｅｒｌｔｏｅｗｅｎｔｈｅｓｏｋｅｖｒｎｎａａｔｒｎｈｏｄｉｈｃｎｉｏｍｅｔｐｒｍｅｅｓａｄｔｅｌａｎＵＮＤＥＸｓｏｔｉｅｗａｂａｎｄ．Ｔｈｅｕｔｒｅｅｅｃｏｕｒｈｒｓｕｄｉｇ．ｅｒｓｌｓｗｅｅａｒｆｒｎｅｆｒｆｔｅｔｙｎ

国外潜艇抗水下非接触爆炸研究概述

国外潜艇抗水下非接触爆炸研究概述摘要:潜艇抗水下非接触爆炸研究一项技术难度大、试验风险性高等特点,开展潜艇抗水下非接触爆炸研究具有十分重要意义。

本文通过对国外潜艇抗水下非接触爆炸研究分析,可为我国下一步开展潜艇抗爆抗冲击研究提供了参考。

关键词:潜艇水下爆炸抗冲击潜艇以其隐蔽性好、机动灵活、打击能力强等优点,作为一种重要战略力量,受到各国海军的重视,同时在海上战争中,潜艇也是受攻击的主要目标。

随着现代兵器技术的快速发展,潜艇生命力面临着日益严重的威胁,这些威胁包括导弹、炸弹、炮弹、鱼雷、水雷和深弹等兵器攻击。

对于潜艇而言,爆炸载荷按作用介质的不同主要分为空中爆炸载荷和水下爆炸载荷;按作用距离不同可以为分为接触爆炸和非接触爆炸。

非接触爆炸不仅可造成艇体的破损,同时还可机电设备损坏、电路短路、轴系变形而伤失战斗力。

因此各国对潜艇抗水下爆炸研究都非常重视[1]。

由于潜艇抗冲击研究是一项军事目的强、技术难度大、试验风险高、环境污染大等特点,具有较高的保密性,因此有关潜艇抗爆抗冲击的技术文件公开很少。

本文广泛搜集了国外潜艇抗冲击研究资料,经过归纳整理,从理论研究、仿真计算研究、试验研究等方面进行论述,可为我国潜艇抗爆抗冲击研究提供了参考。

1 理论研究由于潜艇在水下爆炸作用下的冲击响应是一个强非线性过程,作用过程十分复杂,解析理论只适用于装药水下爆炸本身和简单结构的动响应研究,不适合求解复杂的工程结构。

潜艇抗水下非接触爆炸按能量作用过程可分为四个阶段,即装药水下爆轰、冲击波及气泡脉动产生、冲击波及气泡脉动与潜艇流固耦合作用、潜艇冲击响应。

1941年Taylor,将水视为线性流体,提出了空背板结构在水下爆炸弱击波作用下计算方法[5]。

Keill对舰船的爆炸动响应和破坏进行了综述。

指出水面舰船的船体破坏主要分为三种模式。

第一种模式为舷侧破坏,主要由水下爆炸冲击波引起。

第二种模式为底部结构破坏,由船底下方爆炸引起的冲击波和气泡脉动压力作用所至。

舰船抗冲击试验应变数据分析

舰船抗冲击试验应变数据分析摘要：以舰船抗冲击试验非接触爆炸应变测量为应用背景，研究了应变数据的分析方法，通过对缩比模型实炸试验应变数据进行时域及频域分析，发现了模型在垂向及纵向的固有振动频率，并且应变的时程及其频域曲线存在着必然联系，从而为结构的固有模态及毁伤模式分析提供参考。

关键词：舰船抗冲击；应变；数据分析1引言在舰船抗冲击非接触爆炸试验中，对应变数据的准确测量和分析具有重要意义。

通过对应变数据的测量和分析，可以得到构件变形过程中的应变场和应力场，反映非接触爆炸中船体结构局部弹塑性变形及其抗毁伤能力，协助推算结构破裂临界爆炸载荷压力峰值，得到模型在水下爆炸载荷作用下结构的响应过程与破坏模式，分析目标最大塑性应变位置，用于现代舰船防护结构设计等。

舰船抗冲击试验中，在准确测得关键测点应变数据后，对数据进行充分分析，发掘其中包含的信息，从而达到试验测量的目的并获得更丰富的科研价值，是数据处理分析工作中的关键步骤。

本文结合缩比模型实炸试验中测量的结果对典型应变数据进行了分析，主要采用时程曲线分析与快速傅立叶变换（Fast Fourier Translate，FFT）两种手段相结合的方式，所得结果可对结构的固有模态及毁伤模式分析提供参考。

[1]2试验工况设置舰船缩比模型相对实船采用1:20比例，主尺度分别为：船长4.5米，型宽0.6米，型深0.45米，吃水0.25米。

舰船缩比模型共设7道横舱壁，2层平台，有中纵舱壁，平台2与船底外底板组成双层底，双层底内还有2道纵舱壁加强。

甲板、平台板厚4mm，其余结构板厚3mm，结构总质量约429.4kg。

试验共进行6个工况，具体试验工况设置如表1所示，试验海区水深为9米左右。

试验通过电测系统采集设备进行爆炸载荷参数录取。

模型共设置6个测点进行应变、加速度测量，每个测点分别测量垂直、纵向、45度三个方向，应变、加速度分别有18个通道，测点设置如图1所示。

另外，试验还设置了自由场压力测点进行自由场压力的测量。

沉底水下爆炸作用下舰船结构动响应数值模拟

沉底水下爆炸作用下舰船结构动响应数值模拟摘要：该文利用ABAQUS软件，对某实船模型在沉底水下爆炸载荷作用下的动响应进行了数值模拟。

结果显示将沉底水下爆炸载荷等效成无限流场载荷的1.7倍是可行的，而纵向应变峰值跟结构的材料属性和结构方式有很大关系，材料厚度越大，加筋结构相对密集，则纵向应变峰值越小。

关键词：水下爆炸仿真计算ABAQUS水下爆炸问题涉及多个领域，整个过程十分复杂，使得大部分实际问题很难得到解析解。

而随着计算机硬件和计算方法的不断发展进步，水下爆炸数值研究得到了各国军方和学术界的高度重视，可对关键问题进行重复细致的研究，已成为研究水下爆炸现象及机理的一项重要手段。

程素秋[1]等通过试验和数值仿真方法对沉底爆炸载荷作用下圆柱结构响应进行了研究，将仿真结果与试验结果进行了比对，吻合度比较好。

杜志鹏[2]等为预测沉底装药爆炸产生气泡的最大半径和脉动周期，在理论研究的基础上，通过AUTODYN软件数值模拟了水下刚性壁上装药爆炸产生气泡的运动规律，并将数值结果与理论结果进行了比对，吻合度较好。

B.V.Zamyshlyayev[3]对沉底水下爆炸规律进行了研究，提出应将沉底爆炸简化为无限水域水下爆炸，将沉底载荷等效为无限水域载荷的107倍。

姚熊亮[4]等利用SPH方法对沉底水雷爆炸威力进行了数值仿真，对峰值压力反射系数和爆炸流场参量进行了细致的研究，认为海底反射系数水平线夹角有关，最大可达1.5.郑思顼[5]利用ABAQUS软件对水下爆炸载荷作用下结构的响应进行了研究，验证了ABAQUS软件模拟结构受水下爆炸载荷作用弹塑性响应的有效性和准确性。

该文利用ABAQUS软件，数值模拟了某型船在沉底水下爆炸载荷作用下的动响应，对沉底水下爆炸规律进行了探索。

1 计算模型简介该文以某型舰船实船为研究对象，对其进行了整船建模。

船长59m，型宽8.5m。

结构网格大小0.25m，水域内部网格0.15m，均匀向外辐射，总网格数2577245个。

水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述

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。

非接触水下爆炸舰船结构响应分析

构的速度响应时间历程曲线。选取的测试点包括：舰
图２舰船与水域的耦合
Ｆｉ．Ｔｈｏｌｎｆｓｉｎｔｒｇ２ｅｃｕｐｉｇｏｈｐａｄｗａｅ
船上甲板中部，船主甲板前部，船船体的侧舷位舰舰置以及舰船壳体中间底部。
２）舰船结构横向速度响应峰值越靠近舰船上
方，值越大。舰船壳体横向速度响应峰值０３数．
式中：（）为流体的体积加速度；水密度ｐ＝１０５，２ｋ／；ｇｍ。装药质量ｍ＝１００ｋ；装药半径；０ｇａ为
船周围水域的有限元模型。并利用该模型计算了１０ｇＴＴ当量水下装药爆破，舰船水平距离０ｋＮ０距６水深６０ｍ，０ｍ处爆炸引起的舰船冲击环境。得到
板、甲板以及双层船底等结构。同时，二应用声学单
从仿真结果得到的速度响应时间历程曲线可见，舰船船体侧舷位置的垂向速度响应峰值最大，到达４３ｍ／，．ｓ其次是船底，向速度峰值达到２４ｍｓ舰垂．／；
２初始冲击波计算
Ａａｕ软件应用经验公式计算水下装药爆炸产ｂｑｓ生的冲击波压力，以球面波或平面波的载荷施加在结
１５ｍ／．ｓ；

水下爆炸冲击波和气泡联合作用下结构响应数值分析

水下爆炸冲击波和气泡联合作用下结构响应数值分析徐永刚;宗智;李海涛【摘要】Underwater explosion may result in serious damages to the floating structure. The purpose of this paper is mainly to study effects of response characteristics of structures subjected to underwater explosion and provides a reference for anti -shock design of warship. The accuracy and efficiency of ABAQUS software in simulating the elastic-plastic response of structure subjected to underwater explosion were verified. The dynamic responses in terms of strain and stress of the structure under underwater explosion loading in different cases were calculated and analyzed using ABAQUS software. The calculated results show that the pressure of bubble pulse is the major factor of ship whipping and overall damage.%结构在水下爆炸作用下会产生严重的破坏，研究水下爆炸作用下结构的响应特征和规律，并为舰船抗冲击设计提供参考。

首先验证了ABAQUS软件模拟结构受水下爆炸载荷作用弹塑性响应的有效性和准确性。

舰船舷侧防护结构水下接触爆炸动响应分析研究

ｓｎｒｓｌｓａｄａａｙｉｈｗｅｈｔｔｅａｔ－ｈｃｅｏａｃｆｏｔｒｐａｅｏｕｌｗｉｄｉｏａｏｅｕｔｎｎｌｓｓｓｏｄｔａｎｉｓｏｋｐｒｒｎｅｏｕｅｌｔｆｈｌｔａｄｔｎｌｈｆｍｈｉ
第５卷第４期２１００年８月
中国舰
船
研
究
Ｖ０＿．ｌＮｏ４５Ａｕ．０１ｇ２０
ＣｉｅｅＪｕｎｌｆｈｐＲｅｅｒｈｈｎｓｏｒａｉｓａｃｏＳ
ｄｉ１．９９／．ｓ１７ｏ：０３６ｊｉｎ．６３—３８２１００５ｓ１５．００．４．０
ｏｅｏｅｉｏｔｎｓｕｓｉｈｎｉｄｔｎｔｎａｄａｔｈｃｅｉｎｏｈｐｎｆｔｍｐｒａｔｉｓｅｎｔｅａｔｅｏａｉｎｎｉｏｋｄｓｇｆｓｉ．Ｃｏｓｄｅｎａｏｓｐｏｈ — ｏ－ｓｎｉｒｇｖｒｕｒ－ｉｉｔｃｉｅｓｒｃｕａｏｆｇｒｔｎｆｆｒｉｎｓｒａｅｓｉｓｕｒｃｌｓｍｕａｉｎｗａａｒｅｕｎｔｅｔｔｕｔｒｌｃｎｕａｉｓｏｏｅｇｕｆｃｈｐ，ａｎｍｅａｉｌｔｏｓｃｒｉｄｏｔｏｈｅｖｉｏｉｓｉｂａｄｐｏｅｔｅｓｒｃｕｅｗｉｄｔｎｌｂｌｈａａｅｎａｍｏｏｈｌｓｉｄｌｔｌｉｇｔｅｈｐｏｒｒｔｃｉｔｕｔｒｔａｄｉｏａｕｋｅｄｂｓｄｏｎｕｌｈｐｍｏｅ，ｕｉｉｎｖｈｉｚｈ

船舶结构远场爆炸冲击动响应的数值试验方法

Ｌ — ＮＡ程序在解决远场水下爆炸问题时的不足，到达舰船表面的冲击波压力峰值、ＳＤＹ使比冲量与经验公式（）（）接近，１、２值并且大大缩短了计算时间。通过某型扫雷舰的仿真结果与实船试验资料的对比表
压力与经验公式值相差很大。冲击波压力输入是获得舰船冲击响应的基础，冲击波输入有较大的谬若
误，则不可能得到正确的结果。
对问题进行深入分析发现：大部分流场的存在只是为了冲击波的传递，仅仅是靠近舰船的一个薄层的水起到与船体耦合的作用。如果将冲击波压力直接作用到这一薄层水上，那么就可以省去大部分的流
（・ｓｍ。Ｎ／）
基于上述思路，本文利用ＡＮＳ／ — ＹＳＩＤＹＮＡ自带的ＡＰＳＤＬ语言编制了加载程序。在选定加载面
之后，任意的药包位置、意药量实现对加载面的自动加载。算例结果表明，程序能弥补ＡＮＹＳ对任本Ｓ／
收稿日期；０４０一９２０ —ｇ０
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４７卷
第２期（第１３期）总７
姚熊亮等：舶结构远场爆炸冲击动响应的数值试验方法船
场，问题就迎刃而解了。冲击波压力峰值、比冲量按库尔经验公式计算：
文章编号：１０ —８２２０）２０２ — １００４８（０６０—０４１

水下爆炸作用下船底液舱动态响应的仿真分析

体的空化效应；波公式中，学单元的基本变量为总声
图２液舱结构的有限元模型
Ｆｉ．Ｆｎｔｌｍｅｔｍｏｌｏｈｉｉａｉｇ２ｉｉｅｅｅｎｄｅｆｔｅｌｑｕｄｃｂｎ
流体的总压力，括静水压力，可以考虑流体的空包也
Ｏ引言
舰船底部液舱板架结构是船体的重要组成部分，舰船上许多重要设备都以其为平台，它除了提高船体底部强度之外，能装载压载水。当船体下方发生水还
下爆炸时，部位往往最先接触到冲击波，此它的’ 该因
加大，半载液舱的防护效果最好，同时缓解水下爆能
炸对外底板和内底板的冲击作用。
ｌＡＢＱＳ水下爆炸计算功能ＡＵ
ＡＡＵＢＱＳ采用ＧｅｓＨｎｒ的水下爆炸气泡集ｅｒｕｔ — ｅ
成的双重渐近模型来计算水下爆炸载荷。ＡＡｕ／ｘｌｉＢＱＡＥｐｉｔｃ在舰船水下爆炸数值分析中是非常
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｕｓｎｈｅｎｍｅｉａｅｈｄｔｔｄｈｙｍｉａｅｐｎｅｏｈபைடு நூலகம்ｐＳｌｉａｉｓｕｄｅｉｇｔｕｒｃｌｍｔｏｏｓｕｙｔｅｄｎａｃｌｒｓｏｓｆｓｉ ’ ｉｄｃｂｎｎｒｑｕ
（．ｔｔｅａｏａｏｙｏｔｃｕａａｙｉｆｒＩｄｓｒｌｕｐｎ，ａｉｎ１６２Ｃｉａ１ＳａｅＫｙＬｂｒｔｒｆＳｒｔｒｌｕＡｎｌｓｓｏｎｕｔａｉｍｅｔＤｌ０４，ｈｎ；ｉＥｑａ１

水下非接触爆炸作用下舱段模型的动态响应

图ｌ舰船对水下爆炸的响应示意图
Ｆｇ１ＲｅｐｎｅｏｈｐＳｌｊｃｅＯｕｄｒｔｒｅｐｏｉｎｉ．ｓｏｓｆｓｉｔｅｔｄｔｎｅｗａｅｘｌｓｏｂ
图２舱段缩比模型
Ｆｇ２Ｃａｉｃｌｍｏｅｉ．ｂｎｓａｅｄｌ
１２ｍ，为１２ｍ。．高．
舱段两端分别没有水密间，以保证模型在壳体破裂后仍能浮在水面。模型中间开设一方形开口，可方便各种传感器及电缆的连接。而要考察的小型舰载设备可刚性连接在模型开口处，段模型和设备舱对冲击的响应用速度传感器、速度传感器及相关装置测量。加
第２８卷
第４期
爆
炸
与
冲
击
Ｖ０．８，Ｎｏ４Ｉ２．２００８ Nhomakorabea ７月
ＥＸＰＬ０ＳＯＮＮＤＩＡＳＨＯＣＫＡＶＥＳＷ
Ｊｌ，２０ｕｙ０８
文章编号：０１１５（０８０－３００１０ —４５２０）４０６－７
顾王明等结合实验结果得到了圆柱壳受水下爆炸作用时的壁压分布公式，对实验壁压进行了并解释。他认为当仅考虑冲击波效应时，面波压力与水质点的关系仍然近似满足平面波的公式，球壳体迎爆面受人射压力和散射压力作用，由于应力波波速比冲击波快，因而侧爆面先受辐射压力作用，后绕而

水下爆炸载荷作用下舰船结构动响应及新型防护结构

大。
一
图２计算工况Ａ
（ａ）工况Ａ
（ｂ）工况Ｂ
图３船体结构变形效果图
２２２甲板变形特点及分析．．
图４出的是水下爆炸冲击波载荷作用下的甲板变形效果图。限元计算结果表明：示有虽然舰桥甲板和主甲板不是直接迎爆结构，由于横向骨架将冲击波的作用力传递到甲板上，但甲板在水下爆炸中也产生了不同程度的凹陷变形。其中船底迎爆时对上层甲板的影响最大，舷侧迎爆时对上层甲板的影响最小。而位于水线附近的船体第二甲板，有效地阻止了舷侧结构变形向上扩散的趋势。
工艺简单的舰船双层底新型防护结构形式；采用数值仿真与试验相结合的研究方法。析新型结构形式的吸分能效果，得吸能效果较佳的舰船双层底新型防护结构形式。获
关键词：船舶、舰船Ｉ程；Ｔ水下爆炸；－防护结构；数值仿真；结构损伤
文章编号：００４８（０７００２ｏ１０ —８２２０）４０４一ｎ
水下爆炸载荷作用下舰船结构动响应及新型防护结构
尹群陈永念张健胡海岩。，，，
（．江苏科技大学船舶－洋工程学院，苏镇江２２０１ｂ海江１０３２．南京航空航天大学航空宇航学院，苏南京２０ｌ）江１０６

水下爆炸船体结构响应间断伽辽金法数值模拟

水下爆炸船体结构响应间断伽辽金法数值模拟于福临;郭君;姚熊亮;任少飞【摘要】In order to solve the underwater explosion flow field with large discontinuities, Level Set method was applied to track the interface position of the multi⁃medium flow, Ghost Fluid method was used to calculate the physical parameter of both sides of the interface, time and space were discretized by Runge⁃Kutta Discontinuous Galerkin Method, Euler equations of the flow field were solved. One⁃dimensional andtwo⁃dimensional assessments were conducted by RKDG approach. The results reflect the phenomena of underwater explosion shock wave generation, propagation, reflection and explosion products expansion. Finally, the shock responses and damage characteristics of hull plates under shock load were simulated with the nonlinear FEM softeware ABAQUS. The RKDG method can be applied to simulate the hull plates response with high accuracy. The response of hull plates is inversely proportional to the blast center distance.%为求解水下爆炸强间断流场，采用Level Set方法定位多相流界面位置，应用虚拟流体方法处理邻近界面两侧物理量，并用RKDG方法进行空间和时间的离散，求解流场的Euler方程，并进行一维、二维评价，计算结果能够较好地反映水下爆炸冲击波产生、传播、反射和爆炸产物的膨胀等现象。

水面舰艇舷侧抗冲击防护结构形式初探

水面舰艇舷侧抗冲击防护结构形式初探李青;吴广明【摘要】利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA和ABAQUS对水面舰艇舷侧抗冲击防护结构形式进行了探讨.分别对传统单壳舷侧结构;双层舷侧结构;双层舷侧结构,舷侧边舱灌满水;双层舷侧结构,舷侧边舱注入一半水;Y型舣层舷侧结构共5种结构的抗远场水下非接触爆炸性能进行了对比计算分析.比较分析了这5种舷侧结构舰体及内部结构的加速度、速度及应力响应数值.研究表明,在远场水下非接触爆炸条件下,双壳结构的抗冲击性能比起传统单壳舷侧结构有很大的改善,而Y型双层舷侧结构的抗冲击性能则明显优于这两种结构.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2008(003)003【总页数】4页(P26-29)【关键词】水下非接触爆炸;双层舷侧结构;Y型舷侧结构;抗冲击性能【作者】李青;吴广明【作者单位】中国舰船研究设计中心,上海,201102;中国舰船研究设计中心,上海,201102【正文语种】中文【中图分类】U663.31 引言众所周知，舰艇不仅要有较强的作战能力，同时要有相应的生存能力，特别是在遭到敌方攻击时能够继续完成既定使命任务的能力。

舰艇设置防护结构的目的就是为了有效地抵御各种战术武器的攻击，保证舰艇在受到各种武器攻击时所产生的破损或毁坏程度能控制在允许的状态和范围内，从而提高舰艇的生存和作战能力。

为了提高水面舰艇的作战生命力，各国海军都在致力于这方面的研究，如改变舷侧结构的尺寸、在钢板上敷设复合材料等。

但是针对大型水面舰艇，除此之外，还在舷侧设置了多层隔舱来实现防护目的。

在作战过程中，舰体的舷侧结构是相对薄弱的环节，如遭受水下武器近距离攻击时，会导致舷侧结构局部塑性变形或者是根本性的破损；如是远距离攻击，也要遭受到水下爆炸物冲击波的作用，舰体会产生剧烈振动，使舰用设备不能处于准确的工作状态中，严重的情况下会使重要设备完全失效。

水下舷侧防护结构向来是水面舰艇防护结构的重点，二次大战期间海军强国曾对其做过系列研究[1]，由于保密的原因，该方面文献极少。

ABAQUS在舰船水下爆炸数值分析中的应用

ABAQUS在舰船水下爆炸数值分析中的应用作者：哈尔滨工程大学张阿漫姚熊亮引言舰船在战斗中不可避免的会遭到敌方武器的袭击。

对于沉底水雷、深水炸弹等武器通常在离舰船数米至上百米的位置爆炸即所谓非接触水下爆炸。

这种爆炸通常不会使船体产生严重的破损而导致舰船的沉没，但是可能引起船体剧烈的振动和较大塑性变形，导致船上各类重要设备广泛的冲击破坏及船只总体结构的破损，使舰船失去战斗力[1]。

因此，舰船非接触水下爆炸作用下的响应问题愈来愈引起人们的关注。

鉴于实船爆炸实验需要巨额的经费，许多国家不得不望而却步，而利用爆炸水池进行模型试验，由于物理模型存在着一定的尺度效应及加工工艺等问题，很难利用现有的相似准则理论将模型试验结果转换到真实的舰船上。

并且爆炸水池仅适用于小尺度物体小装药量的模型试验，而且模型试验的结果也存在着一定的误差和随机性。

随着近年来计算技术的长足进步，国际上相继出现很多种大型有限元动力分析软件（例如ABAQUS、ANSYS/LS-DYNA、MSC/DYTRAN等），这使得有限元仿真成为计算舰船冲击响应的切实可行的办法。

ABAQUS被广泛地认为是功能超强的非线性有限元软件，它可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。

ABAQUS对于舰船水下爆炸数值计算方面有一些独到的分析能力，分析内容包括准确地模拟水下爆炸对船体的影响、水下噪声分析、潜艇的整体结构和各部件的设计和鱼雷导弹的发射研究等诸多的线性和非线性的问题，以及核动力及核安全装置的安全性问题。

ABAQUS在处理水下爆炸冲击载荷时，采用经验或理论公式来计算流场中冲击波传播过程中最先到达结构表面的点处的压力或加速度时历曲线，然后ABAQUS自动计算流场中的压力分布，而不是通过流场单元进行计算，所以就没有远场爆炸压力衰减的问题出现。

同样在计算气泡压力时也是如此，ABAQUS绕过了水下爆炸载荷的复杂计算，直接把压力场加载到所关心的水下结构物上。