近场水下爆炸早期载荷下大孔覆层-壳板复合结构的变形破损特性研究

基本信息
批准号:11272215
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:谌勇
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:华宏星,章振华,肖锋,刘兴天,金泽宇,刘兴星
关键词:
破损大孔覆层近场水下爆炸变形壳板
结项摘要

The flexible macorporous coating can effectivly reduce the incidentive impulse produced by near-field underwater explosions using the compressive stress plateau. However, the question if the coaing still has protective effect once it enters desification phase under intense shock loads needs to be answered. Aiming at this problem, two aspects including the influece of coating on the loading and the response characteristics are studied. The theoritical gas-fluid-solid coupling model considering the large deformation and fluid flow is built. The relation between the blast pressure distribution and the cavitation mechanism near the coating surface is analyzed. The slam load on the hull induced by the coating densification and the springback during the transient compression is computed. The failure mechanism and rupture modes of the coating-plate structure is analyzed, combined with the stress wave propagation process in the lamilate media with diffirent impedance. Parameter analysis is made using the therictical and numerical model as well as live fire test results in order to understand the influcence of coating on the hull rupture deformation and ruputre behavior. The theoretical and technichal results are obtained for the ship explosion protection design.

敷设于水面舰艇湿表面的大孔柔性覆层在远场水下爆炸载荷下利用其压缩应力平台期能有效削减爆炸冲量,改善冲击环境,但在近场爆炸强冲击下密实化后是否仍具备防护效能,是亟需回答的问题。项目针对这一问题,从覆层对近场水下爆炸早期载荷及壳板结构动态响应两方面的影响规律入手,通过建立考虑结构大变形和流体流动的气-固-液耦合爆炸力学模型,探索在早期近场水爆炸载荷下近柔性覆层物面处空化演化机理与爆炸压力时空分布的内在联系,分析覆层薄壁芯层在超高应变率下瞬态压缩机制及密实回弹过程对船体的抨击载荷;再结合应力波在不同阻抗分层介质中的传播和积聚机制来揭示覆层-壳板复合结构的冲击损伤机理及破损模式;最后综合运用理论及数值模型并结合小样品水池爆炸实验,通过深入的参数化分析,明确大孔隙柔性覆层对近场水下爆炸载荷下船体壳板变形破损特性的一般影响规律,为舰船水下爆炸防护设计提供理论依据和技术支撑。

项目摘要

敷设于水面舰艇湿表面的大孔柔性覆层在水下爆炸载荷下利用其压缩应力平台期能有效削减爆炸冲量,改善冲击环境。项目针对覆盖层近场爆炸强冲击下的变形机制及防护效能开展研究,从覆层对近场水下爆炸早期载荷及壳板结构动态响应两方面的影响规律入手,通过建立考虑结构大变形和流体流动的气-固-液耦合爆炸力学模型,探索了在早期近场水爆炸载荷下近柔性覆层物面处空化演化机理与爆炸压力时空分布的内在联系,分析了覆层薄壁芯层在超高应变率下瞬态压缩机制及密实回弹过程对船体的抨击载荷;结合应力波在不同阻抗分层介质中的传播和积聚机制来揭示覆层-壳板复合结构的冲击损伤机理及破损模式,最后综合运用理论及数值模型并结合小样品水池爆炸实验,,明确大孔隙柔性覆层对近场水下爆炸载荷下船体壳板变形破损特性的一般影响规律,为舰船水下爆炸防护设计提供理论依据和技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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