沖擊載荷下SPS夾層板系統(tǒng)損傷特性研究.pdf

1、水面艦船在戰(zhàn)斗中不可避免地會(huì)遭受到來自空中和水下武器的攻擊。另外,在航行過程中,隨著海上交通日趨繁忙,航行密度越來越大,船舶碰撞和擱淺事故時(shí)有發(fā)生,造成嚴(yán)重?fù)p失。將夾層板系統(tǒng)(SPS)引入到艦船的防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能夠提高結(jié)構(gòu)的剛度,減少結(jié)構(gòu)焊接工作量及焊接變形,提高艦船的生命力,對提高艦船結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能具有重大的意義。
　　本文首先研究了SPS在碰撞沖擊載荷下的數(shù)值仿真模型化技術(shù),然后利用非線性有限元軟件ABAQUS對SPS在碰撞沖

2、擊載荷下的損傷特性進(jìn)行研究,并將SPS應(yīng)用于常規(guī)舷側(cè)結(jié)構(gòu)上,比較SPS和常規(guī)舷側(cè)結(jié)構(gòu)的耐撞性能;最后數(shù)值仿真分析了SPS在水下爆炸沖擊載荷下的防護(hù)性能,從而全面地評估了SPS在沖擊載荷下的損傷特性。本文的主要研究工作及結(jié)論如下:
　　(1)首次開展了SPS在碰撞沖擊載荷下的數(shù)值仿真模型化技術(shù)研究,詳細(xì)探討了夾芯層和面板的建模方式、夾芯層與面板之間的連接形式以及網(wǎng)格尺寸大小等因素對SPS在碰撞沖擊載荷下結(jié)構(gòu)響應(yīng)計(jì)算精度的影響,證實(shí)了

3、SPS采用殼體混合模型建模,夾芯層與面板之間采用綁定連接為合理的仿真模型處理方式,由此建立了SPS的數(shù)值仿真模型化技術(shù)。
　　(2)根據(jù)質(zhì)量等效原則將船體加筋板架等效成SPS和折疊式夾層板,通過對結(jié)構(gòu)損傷變形模式、碰撞力和結(jié)構(gòu)吸能的對比,分析三種結(jié)構(gòu)的耐撞性能,研究表明:SPS具有最優(yōu)的耐撞性能,其吸能達(dá)到加筋板和折疊式夾層板的1.3倍和1.1倍;開展了不同撞擊參數(shù)對SPS碰撞性能的影響研究,得到了撞擊位置、撞擊角度、撞擊速度、撞

4、頭形狀和撞頭大小對SPS碰撞性能的影響規(guī)律。
　　(3)開展了SPS自身結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對其碰撞性能的影響研究,獲得了結(jié)構(gòu)吸能和比能隨著面板厚度、夾芯層高度變化的規(guī)律,為SPS防撞結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。
　　(4)利用SPS設(shè)計(jì)了新型舷側(cè)結(jié)構(gòu),以替代常規(guī)的船體舷側(cè)結(jié)構(gòu);在此基礎(chǔ)上開展兩種舷側(cè)結(jié)構(gòu)的耐撞性能研究,研究表明:新的舷側(cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)具有更好的抗變形能力和吸能特性,可以顯著提高船體結(jié)構(gòu)的碰撞性能。
　　(5)開展了