原创力文档- 1、本文档共5页，可阅读全部内容。
- 2、原创力文档（book118）网站文档一经付费（服务费），不意味着购买了该文档的版权，仅供个人/单位学习、研究之用，不得用于商业用途，未经授权，严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等，侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传，本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺！文档内容仅供研究参考，付费前请自行鉴别。如您付费，意味着您自己接受本站规则且自行承担风险，本站不退款、不进行额外附加服务；查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档，您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等，请点击“版权申诉”（推荐），也可以打举报电话：400-050-0827(电话支持时间：9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档，如果想要下载，成为VIP会员后，下载免费。
- 6、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
?
?
研究船体典型结构局部强度考核试验模型设计
?
?
摘要：针对纵向桁架、实肋板、交叉梁及板架等船体典型结构，提出便于进行操作的模型试验方法，并采用有限元软件分析板架爆炸破坏响应，比较不同模型在各工况下的响应规律，以此明确为实现不同目的而进行设计的最佳方案。
关键词：船体典型结构；结构局部强度考核；试验模型设计；仿真
目前，我国并未大规模进行实船的爆炸破坏试验，仍然以模型分析为主，侧重所用模型的相似性，通常在尺度较大的缩比模型中进行试验和分析。然而，如果模型有很大的缩尺比，不仅难以解决相似律方面的问题，而且完成换算后难以保证准确性，最终的试验结果无法正确衡量船体强度及抗爆能力。为此，本文提出一套全新的试验模型设计方法。
1试验模型及其浮态设计
1.1试验模型
根据某一舰船主体结构按照1:4比例设计出的局部架体与构件模型，模型的尺寸视实船几何尺度而定。a、b两模型取纵向桁架与实肋板；c模型是由交叉构件和主向梁构成的复合结构；d模型取双层底板架。因模型尺度适中，所以模型破话试验较易进行，d模型在试验中的变形范围及变形量均可对实船结构进行模拟[1]。
1.2浮态设计
由于模型要在水中进行爆炸破坏试验，所以每一个模型都要具备一定浮态，这是确保试验能够顺利进行的基础。按照试验提出的要求，模型所受浮力不能小于其自重，以此使模型可以浮在水面上；此外，又因模型的体积相对较小，可灵活的进行操作，所以并不需要对所有模型都实施浮态分析，保证其自重小于浮力即可。如果模型自重大于浮力，则可采取外加牵引进行处理。
2模型试验仿真分析
2.1设置试验工况
对方案中的四套模型设置三种爆炸试验工况。不同工况的爆炸位置（模型正下方）、药量相同（8kg），不同点为爆炸距离及其形成的冲击因子，爆炸距离按照从远到近的顺序依次为10m、8m和5m，分别对应0.28、0.35和0.57的冲击因子。按以下公式及实船确定炸药包的药量及其与模型之间的距离：
Wm=Wp/3（1）
Rm=Rp/（2）
式（1）、（2）中，Wm表示模型试验药量；Rm表示模型试验爆破距离；Wp表示考核实船药量；Rp表示考核实船爆炸距离；表示模型的缩尺比，本次仿真试验取4[2]。
根据上式计算结果分别设置三种工况：
工况1：在模型正下方放置药包，模型药量、爆炸距离及冲击因子分别为8kg、10m和0.28，对应实船的药量、爆炸距离及冲击因子分别为512kg、40m和0.57；
工况2：在模型正下方放置药包，模型药量、爆炸距离及冲击因子分别为8kg、8m和0.35，对应实船的药量、爆炸距离及冲击因子分别为512kg、32m和0.71；
工况3：在模型正下方放置药包，模型药量、爆炸距离及冲击因子分别为8kg、5m和0.57，对应实船的药量、爆炸距离及冲击因子分别为512kg、20m和1.13。
2.2计算结果
2.2.1模型计算结果
采用ABAQUS仿真软件及声固耦合分析法，按以上三种工况对模型实施仿真计算。
工况1：根据模型的应力分布实测结果可以看出，纵向桁架应力的最大值出现于其两端，数值为412MPa；实肋板应力的最大值也出现在其两端，数值为276MPa；十字交叉梁应力的最大值出现在实肋板与纵向桁架间的交叉位置，数值为325MPa；板架应力的最大值为360MPa。纵向桁架整体细长，长度方向上的加强仅有纵骨，所以其应力相对较大。对十字交叉梁而言，因其有很大的带板，所以受冲击面也很大，但其结构强度与板架相比较弱，因此产生了大于实肋板的应力。根据模型塑性应变实测结果可以看出，纵向桁架塑性应变的最大值为0.06；实肋板塑性应变的最大值为0.04；十字交叉梁塑性应变的最大值为0.04；板架塑性应变的最大值为0.02。由仿真结果可知，纵向桁架发生最大变形的主要原因为加强不足；除纵向桁架外的三种结构有基本一致的最大塑性应变值。实肋板的两端都发生了较为严重的塑性变形，但其中部几乎无变形，这是因为实肋板两端在靠近边界的部位出现了塑性铰。综合以上结果，四套模型在本工况均未出现较大变形和破坏。
工况2：纵向桁架塑性应变的最大值为0.08；实肋板塑性应变的最大值为0.05；十字交叉梁塑性应变的最大值为0.07；板架塑性应变的最大值为0.04。本工况所有模型塑性应变最大值均在0.2以下，说明还未失效破坏，故应继续增大冲击响应。
工况3：模型变形严重，纵向桁架与实肋板均出现了很大的扭曲变形，其塑性应变最大值分别上升到0.17与0.13。如果将这一标准作为实船强度考核的参考，则当冲击因子等于0.57时，结构严重破坏。
2.2.2实船计算结果
在三种工况中，实船和模型的塑性应变对比如表1所示。
由表1可知，与a、b、c三个模型相比，实船塑性应变结果较小。
根据上述结果，a、b两模型可对梁体基于爆炸冲击的塑性动力响应分析方式进
文档评论（0）