船舶舷側結構的抗爆性能研究及優(yōu)化設計.pdf

1、隨著國防科技的快速發(fā)展,各種水面作戰(zhàn)武器的打擊力度及打擊精度都大幅提高,打擊手段也不斷豐富,在一線服役的艦船遭受武器攻擊和破壞的風險隨之不斷升高。為了能夠對水下兵器的攻擊做出有效的防護,保證水面艦船在受到攻擊后仍然保有生命力,各個國家都在積極地開展水下爆炸載荷作用機理、結構在水下爆炸作用下的響應機理以及結構抗沖擊性能理論、優(yōu)化設計等領域的理論及實驗研究,并不斷探索和提出新型的抗沖擊舷側結構。
　　艦船舷側結構在遭受水下爆炸載荷作用

2、時,會在很短的時間內發(fā)生非常復雜的非線性動態(tài)響應,是一個強非線性問題。想要通過數學模型來得到此類復雜問題的解析解是非常困難的,同時,試驗研究也受限于其試驗本身的不確定性和資金問題,無法大規(guī)模應用。在這樣的背景之下,本文采用數值仿真試驗的方法,既解決了數學模型求解難的問題,也不存在過多資金成本的問題,從爆炸載荷特性、不同形式的舷側結構對載荷的響應以及舷側結構的優(yōu)化設計幾個方面入手對水下爆炸載荷下的船舶結構響應以及優(yōu)化設計進行了研究,并討論

3、了不同形式結構抗爆性能的差異。
　　本文首先在研究了炸藥爆轟理論的基礎上,采用庫爾半理論半經驗公式,模擬了沖擊波載荷在艦船舷側結構上的作用,為計算結構的響應提供了理論基礎。
　　在此基礎上,本文通過顯示非線性有限元求解技術,對結構簡化模型的動態(tài)響應過程進行了仿真模擬,計算結果給出了結構在沖擊波載荷下的加速度、速度、位移等結構響應以及各部分構件的吸能、比吸能水平等結構性能。同時,本文還從結構抗沖擊性能的角度給出了三種具有抗沖擊

4、性能的舷側結構設計,并針對每種設計對上述的動態(tài)響應進行了分析和比較。
　　結構的動態(tài)響應與結構的設計參數息息相關,結構的板厚布置、結構的形狀設計都或許會很大程度地影響到結構的力學性能。為了探究結構中各個參數對結構抗沖擊性能的影響,文章引入了試驗設計對設計輸入參數和結構響應輸出的關系進行了研究。同時使用智能優(yōu)化算法對結構進行尺寸和形狀兩個層面上的優(yōu)化,得到滿足約束條件的結構最優(yōu)解。文章在優(yōu)化過程中還引入了近似模型的概念,并以該模型來