填充介质柱壳在侧向爆炸载荷下的变形规律及型面设计

发布时间：2020-04-30 14:48

【摘要】：圆柱壳结构是一种在工程领域内常见的结构单元,在使用过程中往往会涉及到壳体在侧向冲击载荷作用下的动态响应问题。比如潜艇或大型舰船受到来自水下爆炸的冲击、导弹被拦截时受到爆炸冲击波的冲击、以及大部分定向战斗部辅助装药起爆对壳体爆炸加载过程等。本文以可变形战斗部为应用背景,研究填充介质柱壳在侧向爆炸作用下的变形规律,通过理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方式,获得柱壳变形机理以及理想型面优化设计方法。本文主要取得的成果如下:1)基于理想刚塑性理论和塑性铰理论,建立了填充介质柱壳在侧向爆炸载荷作用下的理论分析模型,并通过Matlab程序实现了理论分析模型的计算。此外,首次提出了衡量壳体变形型面接近D型程度的α参量,以及衡量壳体变形型面宽度的β参量,这两个判据可以为壳体型面变形提供一种准则。2)由于影响壳体变形型面的因素较多,结合正交试验设计方法和数值模拟手段,得到了各因素对壳体变形型面的影响规律,确定了影响壳体变形型面的主次因素依次为:辅药宽度—辅药厚度—内壳体厚度—壳体组合—外壳体厚度。这一定性结论可以为填充介质柱壳的结构设计提供借鉴。3)为了验证数值模拟的合理性和准确性,随机选择了三种因素(填充介质类型、中心孔、辅药宽度)进行试验验证。通过对比分析发现,由数值模拟得到的壳体变形型面与试验得到的壳体变形型面吻合较好。4)利用数值模拟检验了由正交试验设计方法得到的最优方案。结果表明,该方案对应的α值与其他16组工况相比,确实为所有工况中最小,并且该工况下的β值落在最佳评估区间范围内,符合预测的最优效果。同时,建立了辅药宽度和β值之间的关系,能够实现在给定壳体初始结构尺寸条件下快速计算出实现不同β值所需要的辅药宽度。
【图文】：

(c) 储油管道受到来自地面爆炸载荷的冲击 (d) 导弹被拦截时受到爆炸冲击波的冲击图 1.1 圆柱壳结构受到侧向载荷作用的示意图例在武器装备领域，随着作战环境和作战条件日益复杂，以及高新技术的不断快速发展和广泛应用，对武器装备的设计也提出了越来越高的要求。以破片战斗

1.1.2 研究意义可变形战斗部在经过辅药爆炸加载后，，在爆轰产物和爆轰波的作用下壳体会(a) 可变形战斗部结构示意图 (b) 可变形战斗部工作原理示意图图 1.2 可变形战斗部结构及其工作原理示意图
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.70

【参考文献】

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本文编号：2645883