﻿ 水下接触爆炸载荷作用下舰船多舱防护结构毁伤效应研究
 舰船科学技术  2022, Vol. 44 Issue (15): 1-5    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2022.15.001 PDF

1. 江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212100;
2. 江苏科技大学 土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212100

Research on damage of warship multicamerate defense structure subjected to underwater contact explosion load
YIN Qun1, XU Cheng-yue1, SHEN Zhong-xiang2, WANG Wen-qing1
1. School of Naval Architecture and Ocean Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212000, China;
2. School of Civil Engineering and Architecture, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212000, China
Abstract: A study about the damage effect of multicamerate defense structure under underwater contact explosion load is conducted. The dynamic response and energy absorption characteristics of the expansion chamber structure under the action of different explosive amount, different explosion distance and different explosion point were analyzed and compared by using the fluid-solid coupling method with finite element software. The results show that the amount of explosive affects the damage result and energy absorption result of the structure. The higher the amount of explosive is, the greater the damage is, the higher the total energy absorption becomes, but the energy absorption ratio of the outer plate decreases. The larger the explosion distance is, the smaller the damage is, the lower the total energy absorption is, but the higher the energy absorption ratio of the outer plate is. The structure failure mode and energy absorption ratio are also affected by the explosion location.
Key words: contact explosion     multicamerate defence structure     dynamic response     energy absorption     fluid-structure interaction
0 引　言

1 多舱防护结构计算模型 1.1 几何模型

 图 1 多舱防护结构几何模型 Fig. 1 Geometric model of multicamerate defense structure
1.2 材料参数

1.3 边界条件和流固耦合

 图 2 刚性固定示意图 Fig. 2 Rigid fixed schematic diagram

 图 3 空气域和水域示意图 Fig. 3 Schematic diagram of air domain and water area
2 多舱防护结构毁伤研究 2.1 计算工况

2.2 不同炸药量下膨胀舱毁伤分析

 图 4 不同炸药量下膨胀舱外板应力云图 Fig. 4 Stress cloud diagram of expansion chamber outer plate under different explosive amount

 图 5 300 g炸药量下膨胀舱隔板和内板应力云图 Fig. 5 Stress cloud diagram of bulkhead and inner plate of expansion tank at 300 g explosive

 图 6 不同炸药量下膨胀舱结构吸能曲线 Fig. 6 Energy absorption curve of expansion chamber structure with different explosive amount
2.3 不同爆距下膨胀舱毁伤分析

 图 7 不同爆距下膨胀舱外板应力云图 Fig. 7 Stress cloud diagram of outer plate of expansion chamber at different explosion distance

 图 8 50mm爆距下膨胀舱隔板和内板应力云图 Fig. 8 Stress cloud diagram of bulkhead and inner plate of expansion tank at 50mm explosion distance

 图 9 不同爆距下膨胀舱结构吸能曲线 Fig. 9 Energy absorption curves of expansion tank structures at different explosion distances
2.4 不同爆点下膨胀舱毁伤分析

 图 10 不同爆点下膨胀舱外板应力云图 Fig. 10 Stress cloud diagram of outer plate of expansion chamber under different explosion points

 图 11 不同爆点下膨胀舱结构吸能曲线 Fig. 11 Energy absorption curves of expansion tank structures at different explosion points
3 结　语

1）炸药量影响膨胀舱外板的损伤结果和吸能占比，炸药量越大，损伤越大，总吸能变高，但吸能占比变低。爆距100 mm，爆点为板格中心情况下：炸药量为100 g，200 g时，膨胀舱外板仅发生变形，吸能占比90%以上；炸药量为300 g时，膨胀舱外板沿隔板支撑发生破损，出现破片，吸能占比约60%。

2）爆距影响膨胀舱外板的破坏形式和吸能占比，爆距越大，破坏越小，总吸能变低，但吸能占比变高。炸药量300 g，爆点为板格中心情况下：爆距为50 mm时，膨胀舱外板从板格中心向外开始破损，吸能占比低于60%；爆距为100 mm时，膨胀舱外板沿隔板支撑发生破损，出现破片，吸能占比约60%；爆距为150 mm时，膨胀舱外板仅发生变形，吸能占比约90%。

3）爆点影响膨胀舱外板的破坏形式和吸能占比。炸药量300 g，爆距为100 mm情况下：当爆点正对板格中心，膨胀舱外板损坏并产生破片，吸能占比约60%；当爆点正对板格边，膨胀舱外板变形无损坏，吸能占比约80%；当爆点正对板格角，膨胀舱外板损坏但无破片，吸能占比约为70%。

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