空中爆炸载荷作用下舰船水密门抗冲击分析
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LIU Wen-si1, ZHU Qian2, XU Hua3 (1. No.91439 Unit of PLA, Dalian 116041, China; 2. Dalian Medical university, Dalian 116041, China;
3. Jiangyin Ship Equipment Manufacturing Co. Ltd., Wuxi 214400, China)
实时模拟法采用时间历程曲线作为设备的输入载 荷，对设备在时域上进行瞬态分析，可以考虑设备的
非线性结构以及设备的非线性破坏[3]。选取典型空中 爆炸载荷工况，应用实时模拟法加载爆炸载荷。通过 对 2 种结构水密门设备分别进行抗冲击实例计算，研 究不同结构形式对水密门冲击响应的影响。对比研究 结构最大应力、应变特征参数，分析得出 2 种水密门 设计结构抗冲击特点，获取设备最大响应位移，为舰 载设备抗冲击分析、优化设计提供技术路径。
1 水密门设备三维模型建立
对水密门图纸进行结构强度分析，不难发现主要
收稿日期: 2019 – 02 – 20 作者简介: 刘文思 (1985 − )，男，博士研究生，工程师，主要研究领域为舰船爆炸毁伤。
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舰船科学技术
Hale Waihona Puke 第 42 卷承载结构为冲击直接作用的门板，易损结构为承担门 板与舱壁联接的夹头构件，其他杆件不直接遭受载荷 作用，且结构强度大于夹头构件，由于过于细小的连 接零部件会影响计算效率，故只考虑门板及夹头联接 构件，根据门板后是否设置板架加强结构分为 2 种水 密门设计结构，分别对设置板架加强结构和无板架加 强结构的水密门建立简化三维模型，如图 1 所示。
第 42 卷 第 2 期 2020 年 2 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 42, No. 2 Feb. , 2020
空中爆炸载荷作用下舰船水密门抗冲击分析
刘文思1，朱 倩2，徐 华3 (1. 中国人民解放军 91439 部队，辽宁 大连 116041；2. 大连医科大学计算机中心，辽宁 大连 116041；
Abstract: The typical airborne explosive load conditions are selected, and ls-dyna is used to simulate the airborne explosion load in real time. The influence of different structural forms on the watertight door impact response is studied. The watertight door structure is realized by calculating the impact resistance of the two structural watertight door devices respectively. In the motion response process under air-explosion impact, the maximum stress and strain characteristic parameters of the structure are compared and analyzed. The maximum stress position and structural impact characteristics of different structural watertight doors are obtained. The maximum response displacement of watertight door equipment is obtained, indicating that the plate reinforcement structure can be effective. The overall maximum strain value and maximum displacement of the watertight door are reduced, which provides a technical path for the impact analysis and optimization design of the shipborne equipment.
Key words: air explosion；watertight door；impact analysis
0 引 言
舰载设备按其对舰船作战和安全的重要性不同，抗 冲击等级分为 A 级、B 级和 C 级[1 – 2]。其中 B 级设备是 指对舰船连续作战和安全不是必需的设备，这种设备应 能承受冲击而不引起设备或设备外部结构脱开或以其他 方式对人员或要害系统产生危害。舰船水密门属于 B 级 设备，因此需要对舰船水密门进行抗冲击计算考核。
3. 江阴市船舶设备制造有限公司，江苏 无锡 214400)
摘 要: 选取典型空中爆炸载荷工况，应用 ls-dyna 实时模拟空中爆炸载荷，研究不同结构形式对水密门冲击 响应的影响。通过对 2 种结构水密门设备分别进行抗冲击实例计算，实现了水密门结构在空爆冲击下的运动响应过 程。对比研究结构最大应力、应变特征参数，分析得出不同结构水密门最大应力位置规律及结构冲击特点，获取水 密门设备最大响应位移，指出板架加强结构可以有效地减小水密门整体最大应变值和最大位移，为舰载设备抗冲击
分析、优化设计提供技术路径。
关键词：空中爆炸；水密门；抗冲击分析
中图分类号：0383 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2020)02 – 0051 – 04
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2020.02.009
Impact analysis of ship watertight door under the action of airborne explosion research
3. Jiangyin Ship Equipment Manufacturing Co. Ltd., Wuxi 214400, China)
实时模拟法采用时间历程曲线作为设备的输入载 荷，对设备在时域上进行瞬态分析，可以考虑设备的
非线性结构以及设备的非线性破坏[3]。选取典型空中 爆炸载荷工况，应用实时模拟法加载爆炸载荷。通过 对 2 种结构水密门设备分别进行抗冲击实例计算，研 究不同结构形式对水密门冲击响应的影响。对比研究 结构最大应力、应变特征参数，分析得出 2 种水密门 设计结构抗冲击特点，获取设备最大响应位移，为舰 载设备抗冲击分析、优化设计提供技术路径。
1 水密门设备三维模型建立
对水密门图纸进行结构强度分析，不难发现主要
收稿日期: 2019 – 02 – 20 作者简介: 刘文思 (1985 − )，男，博士研究生，工程师，主要研究领域为舰船爆炸毁伤。
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舰船科学技术
Hale Waihona Puke 第 42 卷承载结构为冲击直接作用的门板，易损结构为承担门 板与舱壁联接的夹头构件，其他杆件不直接遭受载荷 作用，且结构强度大于夹头构件，由于过于细小的连 接零部件会影响计算效率，故只考虑门板及夹头联接 构件，根据门板后是否设置板架加强结构分为 2 种水 密门设计结构，分别对设置板架加强结构和无板架加 强结构的水密门建立简化三维模型，如图 1 所示。
第 42 卷 第 2 期 2020 年 2 月
舰船科学技术 SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 42, No. 2 Feb. , 2020
空中爆炸载荷作用下舰船水密门抗冲击分析
刘文思1，朱 倩2，徐 华3 (1. 中国人民解放军 91439 部队，辽宁 大连 116041；2. 大连医科大学计算机中心，辽宁 大连 116041；
Abstract: The typical airborne explosive load conditions are selected, and ls-dyna is used to simulate the airborne explosion load in real time. The influence of different structural forms on the watertight door impact response is studied. The watertight door structure is realized by calculating the impact resistance of the two structural watertight door devices respectively. In the motion response process under air-explosion impact, the maximum stress and strain characteristic parameters of the structure are compared and analyzed. The maximum stress position and structural impact characteristics of different structural watertight doors are obtained. The maximum response displacement of watertight door equipment is obtained, indicating that the plate reinforcement structure can be effective. The overall maximum strain value and maximum displacement of the watertight door are reduced, which provides a technical path for the impact analysis and optimization design of the shipborne equipment.
Key words: air explosion；watertight door；impact analysis
0 引 言
舰载设备按其对舰船作战和安全的重要性不同，抗 冲击等级分为 A 级、B 级和 C 级[1 – 2]。其中 B 级设备是 指对舰船连续作战和安全不是必需的设备，这种设备应 能承受冲击而不引起设备或设备外部结构脱开或以其他 方式对人员或要害系统产生危害。舰船水密门属于 B 级 设备，因此需要对舰船水密门进行抗冲击计算考核。
3. 江阴市船舶设备制造有限公司，江苏 无锡 214400)
摘 要: 选取典型空中爆炸载荷工况，应用 ls-dyna 实时模拟空中爆炸载荷，研究不同结构形式对水密门冲击 响应的影响。通过对 2 种结构水密门设备分别进行抗冲击实例计算，实现了水密门结构在空爆冲击下的运动响应过 程。对比研究结构最大应力、应变特征参数，分析得出不同结构水密门最大应力位置规律及结构冲击特点，获取水 密门设备最大响应位移，指出板架加强结构可以有效地减小水密门整体最大应变值和最大位移，为舰载设备抗冲击
分析、优化设计提供技术路径。
关键词：空中爆炸；水密门；抗冲击分析
中图分类号：0383 文献标识码：A
文章编号： 1672 – 7649(2020)02 – 0051 – 04
doi：10.3404/j.issn.1672 – 7649.2020.02.009
Impact analysis of ship watertight door under the action of airborne explosion research