水中爆炸气泡水射流与典型舰船结构能量耦合机理研究

采用数字散斑技术结合应变、壁压、水中高速摄影等测试方法开展典型舰船结构在水中爆炸气泡水射流作用下的动态响应研究。利用数字散斑技术得到典型舰船结构在水射流作用下的整体应力-应变关系，分析舰船结构对水射流能量的吸收特性。结合水射流形状、速度等参数，分析水射流能量及其对目标的作用模式，得到水射流与典型舰船结构相互作用的能量耦合模式和表征方法，发展相应的数值模拟技术，基本建立水中爆炸水射流与典型舰船结构的能量耦合机理。本项目的研究可以建立舰船结构吸收水射流能量耦合效率的表征方法，建立气泡水射流对舰船目标作用机理，对提高我国的水中爆炸研究水平和炸药水中爆炸能量与舰船结构的耦合机理研究具有重要意义，为优化我国的舰船抗爆、抗冲击设计提供了重要的参考依据。

对国内外船舶结构进行了调研分析，根据炸药爆炸属于局部毁伤的特点，提取光板结构作为典型船体结构。采用数字散斑技术结合应变、压力传感器、水中高速摄影等测试技术，开展了典型舰船结构在5gTNT当量PETN炸药水中爆炸冲击波和气泡水射流作用下的动态响应特性试验。数字散斑技术获得了典型舰船结构在水射流作用下的整体应力-应变关系，分析舰船结构对水射流能量的吸收特性。结合高速相机和压力传感器记录的水射流形状、速度、自由场压力等试验数据，分析水射流能量及其对目标的作用模式，得到水射流与典型舰船结构相互作用的能量耦合模式和表征方法，利用自编程序给出气泡水射流的参数作为ABAQUS软件的输入，开展了数值模拟计算和分析，计算结果和试验结论吻合，说明根据试验结果得到的水射流耦合分析是合理的。.在国家自然科学基金的支持下，我们基本建立了水中爆炸水射流与典型舰船结构的作用模式和作用机理，为充分利用炸药能量对舰船目标进行毁伤打击提供了基础数据支撑。