基本信息
- 項目名稱：
- 聚能裝藥對艦船結(jié)構(gòu)的毀傷效應研究
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 聚能裝藥有著極廣泛的應用。本文基于SPH方法，對聚能裝藥的炸藥爆轟、金屬射流形成以及射流沖擊靶板三個階段進行模擬再現(xiàn)，同時研究分析了裝藥長度、藥型罩錐角和炸高等參數(shù)對聚能效應的影響機理。并在此基礎(chǔ)上，以某型水面艦船的船體主甲板結(jié)構(gòu)為例，通過計算模擬，比較分析了相同藥量的錐孔裝藥與方形裝藥對甲板結(jié)構(gòu)的毀傷效應。
- 詳細介紹：
- 由于炸藥爆炸時會產(chǎn)生極高的聚能效應，聚能裝藥在軍事和民用領(lǐng)域都有著極為廣泛的應用。另一方面，艦船結(jié)構(gòu)強度也越來越各國重視。在解決爆炸變形時，傳統(tǒng)的拉格朗日法和歐拉法都存在難以克服的缺陷，光滑粒子流體動力學（SPH）方法由于其特有的無網(wǎng)格特性和拉格朗日性質(zhì)，能夠克服計算過程中的大變形，同時在捕獲材料交界面和自由面問題時具有其獨特的優(yōu)越性。本文基于SPH方法，使用電腦程序?qū)崿F(xiàn)了對聚能裝藥的炸藥爆轟、金屬射流形成以及射流沖擊靶板三個階段進行模擬再現(xiàn)，然后進一步研究分析了裝藥長度（裝藥量）、藥型罩錐角和炸高等參數(shù)對聚能效應的影響機理。并在此基礎(chǔ)上，選擇典型的水面艦船的船體主甲板結(jié)構(gòu)為例，通過計算模擬，比較分析了相同藥量的錐孔裝藥與方形裝藥對甲板結(jié)構(gòu)的毀傷效應。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 聚能裝藥廣泛用于各種導彈戰(zhàn)斗部以及工程爆破等領(lǐng)域，另一方面，各國海軍都越來越重視艦艇的抗抗沖擊性能 。本文基于SPH 方法，對聚能裝藥進行模擬，以期能夠為在相關(guān)領(lǐng)域提供參考。本文先介紹研究方案的選擇，又建立計算模型模擬了聚能裝藥炸藥爆轟、金屬射流形成以及射流沖擊靶板三個階段，然后進一步研究分析了裝藥量、藥型罩錐角和炸高等參數(shù)對聚能效應的影響機理。最后又進一步通過對比分析聚能裝藥的毀傷效應。
科學性、先進性及獨特之處
- 錐孔裝藥的聚能效應具有高速性和瞬時性等特點。在采用傳統(tǒng)的拉格朗日網(wǎng)格的方法進行計算模擬時，會遇到極大的困難；歐拉網(wǎng)格進行計算模擬時，由于多種介質(zhì)的存在很難準確模擬依賴界面幾何形狀的現(xiàn)象，如射流的形成等。本文使用了SPH方法由于其特有的無網(wǎng)格特性和拉格朗日性質(zhì)，能夠克服計算過程中的大變形，同時在捕獲材料交界面和自由面問題時具有其獨特的優(yōu)越性，因此能較好的解決這一問題。真實的模擬了聚能裝藥的毀傷效應。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本文使用了SPH方法用計算機編程真實的模擬了聚能裝藥的毀傷效應，較好的反應了爆炸結(jié)果，也不用花費大量人力物力進行試驗。本文既可以對工程爆破、石油勘探、各種導彈戰(zhàn)斗部等需要使用聚能炸藥的領(lǐng)域起到較好的指導作用，也可以為軍艦的強度及防護提供一個參考。
學術(shù)論文摘要
- 聚能裝藥一般是具有任意幾何形狀空腔的柱形高能炸藥，一端是以薄層襯里隔成的半球形或錐形空腔，而在另一端則是引信。由于炸藥爆炸時會產(chǎn)生極高的聚能效應，聚能裝藥在軍事和民用領(lǐng)域都有著極為廣泛的應用。光滑粒子流體動力學（SPH）方法由于其特有的無網(wǎng)格特性和拉格朗日性質(zhì)，能夠克服計算過程中的大變形，同時在捕獲材料交界面和自由面問題時具有其獨特的優(yōu)越性。本文基于SPH方法，對聚能裝藥的炸藥爆轟、金屬射流形成以及射流沖擊靶板三個階段進行模擬再現(xiàn)，同時研究分析了裝藥長度（裝藥量）、藥型罩錐角和炸高等參數(shù)對聚能效應的影響機理。并在此基礎(chǔ)上，以某型水面艦船的船體主甲板結(jié)構(gòu)為例，通過計算模擬，比較分析了相同藥量的錐孔裝藥與方形裝藥對甲板結(jié)構(gòu)的毀傷效應，旨在為軍事領(lǐng)域及相關(guān)的工程應用提供參考。
獲獎情況
- 2011年5月獲哈爾濱工程大學校“五四杯”三等獎。
鑒定結(jié)果
- 本論文嚴謹科學，具有很強的參考價值。
參考文獻
- 王志軍, 尹建平. 彈藥學[M]. 北京: 北京理工大學出版社. 2005.5 石連松, 宋衍昊, 陳斌. 聚能爆破技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J]. 山西建筑
同類課題研究水平概述
- 1.中北大學利用LS-DYNA對線型聚能裝藥射流的形成和侵徹鋼板的過程進行了數(shù)值模擬，通過與現(xiàn)有實驗結(jié)果對比證明了LS-DYNA程序可用于線型聚能裝藥的優(yōu)化設(shè)計。 2.大連理工大學運用ANSYS／LS-DYNA來模擬聚能裝藥及聚能裝藥對巖土混雜介質(zhì)的侵徹進行了模擬，以期用聚能裝藥技術(shù)設(shè)計一種快速便攜的凍土射孔器進行工程應用。
