超彈夾芯覆蓋層的水下抗爆機理及實驗研究.pdf

1、如何采取有效措施來防止和減輕水下爆炸對艦艇的破壞作用，是當(dāng)前海軍十分關(guān)注的問題。新型抗沖瓦結(jié)構(gòu)利用超彈性薄壁芯層在壓縮時屈曲變形形成的應(yīng)力平臺期，能有效降低爆炸波入射沖量，保護主船體結(jié)構(gòu)并改善設(shè)備沖擊環(huán)境，展現(xiàn)出了良好的實際效果和應(yīng)用前景。 由于水下爆炸現(xiàn)象的瞬時性以及抗沖瓦變形形式的復(fù)雜性，目前對于其用于實船水下抗爆時的作用機理認識還很不完善。本報告以這一新技術(shù)為研究背景，從抗沖瓦芯層的沖擊動力學(xué)特性、沖擊波傳播及流固耦合機制

2、、均勻化計算方法等幾方面進行了較深入的探索，力爭對抗沖瓦的水下抗爆炸防護機理做出更深刻的闡釋，為抗沖瓦的實船應(yīng)用及優(yōu)化設(shè)計打下良好的理論基礎(chǔ)。具體而言，包括以下幾方面的內(nèi)容： 一、超彈性芯層的沖擊動力學(xué)分析：超彈性芯層受到不同沖擊載荷時的動態(tài)壓縮及回彈機制，是分析抗沖瓦水下抗爆機理的重要理論基礎(chǔ)。報告分析了以超彈橡膠制成的方孔薄壁周期芯層受沖擊載荷時的動力學(xué)過程，詳細探討了材料特性、應(yīng)變率、慣性效應(yīng)及初始幾何缺陷等多種因素對結(jié)構(gòu)

3、沖擊力學(xué)行為的影響。 二、沖擊波傳播及流固耦合機制的研究：流固耦合問題是分析結(jié)構(gòu)受水下爆炸響應(yīng)問題的一個難點，特別是當(dāng)考慮沖擊波傳播與芯層大變形相互作用時。建立了考慮流體、央層板及結(jié)構(gòu)的一維流固耦合模型，分析了芯層為不同密度的聚乙烯泡沫時夾芯結(jié)構(gòu)的水下爆炸響應(yīng)問題。討論了芯層相對密度對面板壁壓、入射沖量、主結(jié)構(gòu)響應(yīng)及彈性支撐的反力等參量的影響，并分析了前面板材料及厚度對于夾芯結(jié)構(gòu)爆炸響應(yīng)的影響規(guī)律。 三、均勻化計算方法的

4、探討：芯層周期薄壁的復(fù)雜性決定了在全船分析時無法對其幾何細節(jié)進行建模，而對芯層進行均勻化處理是有效的方法之一。針對芯層為會屬格構(gòu)桁架芯層的三維金屬夾層板，根據(jù)應(yīng)變能密度函數(shù)相等原則建立了考慮應(yīng)變率效應(yīng)的均勻化本構(gòu)模型。在此基礎(chǔ)利用彈性泡沫模型對縮比模型的爆炸試驗進行了分析計算。 四、抗沖瓦的實驗研究：針對抗沖瓦的實際效果，開展了縮比模型試驗和實船試驗。綜合幾次試驗結(jié)果，通過對貼瓦前后爆炸壓力、加速度、應(yīng)變及沖擊譜的比較，對抗沖瓦