书籍详情
舰艇舱内爆炸毁伤与防护机理
作者：李营 著
出版社：科学出版社
出版时间：2022-06-01
ISBN：9787030722560
定价：¥180.00
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内容简介
《舰艇舱内爆炸毁伤与防护机理》按照“载荷-特性-响应-防护”的思路，阐述反舰导弹舱内爆炸作用下舱室结构毁伤与防护机理，主要内容包括战斗部舱内爆炸载荷特性、典型船用钢的动态本构关系与失效特性、舱内爆炸载荷作用下舱室结构动态响应、水雾对舱内爆炸压力的衰减机理、液体舱室对舱内爆炸压力及破片载荷的防护机理等。
作者简介
暂缺《舰艇舱内爆炸毁伤与防护机理》作者简介
目录
目录
“舰船系统工程丛书”序
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 舱内爆炸下舰船毁伤与防护机理研究现状 3
1.2.1 战斗部舱内爆炸载荷研究 3
1.2.2 舰船用钢的动态失效特性研究 7
1.2.3 舱内爆炸作用下舱室结构响应研究 9
1.2.4 舱内爆炸防护机理研究现状 14
1.3 各国舰艇防护技术研究现状 18
1.3.1 实船爆炸实验研究 18
1.3.2 引导衰减冲击波 19
1.3.3 降低结构毁伤 20
1.3.4 爆炸破片防御 22
1.3.5 标准规范制定 22
1.3.6 计算评估方法 23
1.4 本章小结 24
参考文献 25
第2章 战斗部舱内爆炸载荷研究 34
2.1 引言 34
2.2 战斗部舱内爆炸破片载荷研究 35
2.2.1 战斗部碎裂理论分析 35
2.2.2 战斗部碎裂机理分析 36
2.2.3 初始膨胀速度的影响 40
2.2.4 厚度对碎裂机理的影响 42
2.3 战斗部舱内爆炸压力载荷研究 44
2.3.1 准静态气压的理论分析 45
2.3.2 准静态气体压力的实验研究 47
2.3.3 舱内爆炸等效裸装药计算 50
2.4 基于冲量饱和的等效压力载荷 53
2.4.1 载荷模型及破坏模式 53
2.4.2 冲击加载阶段分析 54
2.4.3 准静态加载阶段分析 58
2.4.4 参数影响 61
2.5 战斗部整体载荷特性实验研究 64
2.5.1 实验设置与实施 64
2.5.2 战斗部爆炸物理过程 65
2.5.3 战斗部爆炸破片载荷 66
2.5.4 战斗部爆炸压力载荷 67
2.6 本章小结 69
参考文献 70
第3章 典型船用钢的动态本构关系 73
3.1 引言 73
3.2 船用钢动态力学性能的霍普金森杆法 74
3.2.1 实验方法 74
3.2.2 实验结果与分析 76
3.2.3 模型适用性讨论 80
3.3 船用钢动态力学性能的Taylor杆法 82
3.3.1 实验研究 82
3.3.2 遗传算法及流程 84
3.3.3 数值仿真计算与结果分析 85
3.4 基于应力三轴度效应的失效模型 87
3.4.1 应力三轴度计算方法 87
3.4.2 不同应力三轴度实验研究 88
3.4.3 实验结果拟合与机理分析 96
3.4.4 模型对比与验证 100
3.5 基于MC准则的动态失效本构 102
3.5.1 问题提出 102
3.5.2 应力状态的推导 104
3.5.3 全应力状态下船用钢力学特性实验 106
3.5.4 本构模型提出与参数获取 116
3.6 本构模型二次开发与实现 118
3.6.1 应力张量存储与定义 118
3.6.2 VUMAT子程序接口 118
3.6.3 可变参数 120
3.6.4 子程序计算流程 120
3.7 本构模型的有效性验证 122
3.7.1 穿甲特性验证 122
3.7.2 爆炸破口验证 123
3.8 本章小结 128
参考文献 128
第4章 舱内爆炸载荷作用下舱室结构动态响应 131
4.1 引言 131
4.2 舱内爆炸压力载荷作用下结构响应理论分析 132
4.2.1 舱内爆炸载荷相似规律分析 132
4.2.2 响应与破坏模式相似分析 133
4.2.3 应变率效应修正 135
4.2.4 实验验证 136
4.3 舱内爆炸作用下非近距离舱壁响应 137
4.3.1 实验与数值仿真设置 137
4.3.2 准静态压力及爆点位置的影响 139
4.3.3 平板破坏模式及启发 142
4.3.4 加筋板破坏模式及启发 146
4.4 舱内爆炸作用下近距离舱壁响应 147
4.4.1 实验设置与实施 147
4.4.2 实验结果 149
4.4.3 数值仿真 150
4.4.4 计算结果分析 152
4.5 弱舱内爆炸作用下舱室结构动态响应 156
4.5.1 实验设置 156
4.5.2 物理过程 157
4.5.3 舱内爆炸载荷分析 159
4.5.4 舱室结构毁伤特性 160
4.6 强舱内爆炸作用下舱室结构动态响应 164
4.6.1 实验设置 164
4.6.2 载荷特征 167
4.6.3 毁伤模式 169
4.7 本章小结 179
参考文献 179
第5章 水雾衰减舱内爆炸压力载荷的防护机理 182
5.1 引言 182
5.2 激波作用下单液滴变形与碎裂机理 182
5.2.1 研究方法 182
5.2.2 激波诱导气流中液滴的变形和破碎 185
5.2.3 激波诱导气流中液滴的运动轨迹 194
5.3 冲击波作用下水滴动态响应数值仿真 199
5.3.1 问题描述及数值方法 199
5.3.2 激波与三维液滴相互作用 203
5.4 水雾衰减舱内爆炸压力载荷实验 209
5.4.1 实验设置与实施 209
5.4.2 实验结果与分析 210
5.4.3 分析与探讨 215
5.5 本章小结 216
参考文献 216
第6章 液体舱室衰减舱内爆炸破片载荷的防护机理 218
6.1 引言 218
6.2 液舱前壁防护作用 219
6.2.1 理论分析 219
6.2.2 数值仿真模型及结果 223
6.2.3 计算结果与分析 224
6.3 破片速度衰减规律 229
6.3.1 理论分析模型 230
6.3.2 有限元计算模型设置与验证 231
6.3.3 数值仿真结果及分析 234
6.3.4 阻力系数的确定 237
6.4 破片作用下的液舱内载荷特性研究 241
6.4.1 液舱中的冲击波载荷研究 241
6.4.2 液舱中的空泡溃灭载荷研究 249
6.5 液舱动态响应特性分析 257
6.5.1 实验设置与实施 257
6.5.2 实验结果与分析 258
6.5.3 数值仿真及结果 263
6.6 液舱防破损设置与机理分析 268
6.6.1 模型设计与数值仿真 268
6.6.2 实验与计算方法验证 270
6.6.3 计算结果与分析 271
6.6.4 理论分析 279
6.7 本章小结 281
参考文献 282
第7章 液体舱室衰减舱内爆炸压力载荷的防护机理 284
7.1 引言 284
7.2 舱内爆炸作用下的液舱响应 285
7.2.1 实验设置 285
7.2.2 实验结果 287
7.2.3 数值仿真模型与验证 288
7.2.4 数值分析结果 290
7.2.5 影响因素分析 296
7.3 液舱背板防护涂层研究 298
7.3.1 实验装置与设置 298
7.3.2 水下冲击原理 300
7.3.3 实验结果 302
7.3.4 参数影响 305
7.4 液舱舱壁的抗破损设计 310
7.4.1 模型设置与验证 310
7.4.2 局部失效特性分析 310
7.4.3 变形协调装置半径对局部损伤的影响 312
7.4.4 机理分析与探讨 314
7.5 本章小结 317
参考文献 317
“舰船系统工程丛书”序
序
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 舱内爆炸下舰船毁伤与防护机理研究现状 3
1.2.1 战斗部舱内爆炸载荷研究 3
1.2.2 舰船用钢的动态失效特性研究 7
1.2.3 舱内爆炸作用下舱室结构响应研究 9
1.2.4 舱内爆炸防护机理研究现状 14
1.3 各国舰艇防护技术研究现状 18
1.3.1 实船爆炸实验研究 18
1.3.2 引导衰减冲击波 19
1.3.3 降低结构毁伤 20
1.3.4 爆炸破片防御 22
1.3.5 标准规范制定 22
1.3.6 计算评估方法 23
1.4 本章小结 24
参考文献 25
第2章 战斗部舱内爆炸载荷研究 34
2.1 引言 34
2.2 战斗部舱内爆炸破片载荷研究 35
2.2.1 战斗部碎裂理论分析 35
2.2.2 战斗部碎裂机理分析 36
2.2.3 初始膨胀速度的影响 40
2.2.4 厚度对碎裂机理的影响 42
2.3 战斗部舱内爆炸压力载荷研究 44
2.3.1 准静态气压的理论分析 45
2.3.2 准静态气体压力的实验研究 47
2.3.3 舱内爆炸等效裸装药计算 50
2.4 基于冲量饱和的等效压力载荷 53
2.4.1 载荷模型及破坏模式 53
2.4.2 冲击加载阶段分析 54
2.4.3 准静态加载阶段分析 58
2.4.4 参数影响 61
2.5 战斗部整体载荷特性实验研究 64
2.5.1 实验设置与实施 64
2.5.2 战斗部爆炸物理过程 65
2.5.3 战斗部爆炸破片载荷 66
2.5.4 战斗部爆炸压力载荷 67
2.6 本章小结 69
参考文献 70
第3章 典型船用钢的动态本构关系 73
3.1 引言 73
3.2 船用钢动态力学性能的霍普金森杆法 74
3.2.1 实验方法 74
3.2.2 实验结果与分析 76
3.2.3 模型适用性讨论 80
3.3 船用钢动态力学性能的Taylor杆法 82
3.3.1 实验研究 82
3.3.2 遗传算法及流程 84
3.3.3 数值仿真计算与结果分析 85
3.4 基于应力三轴度效应的失效模型 87
3.4.1 应力三轴度计算方法 87
3.4.2 不同应力三轴度实验研究 88
3.4.3 实验结果拟合与机理分析 96
3.4.4 模型对比与验证 100
3.5 基于MC准则的动态失效本构 102
3.5.1 问题提出 102
3.5.2 应力状态的推导 104
3.5.3 全应力状态下船用钢力学特性实验 106
3.5.4 本构模型提出与参数获取 116
3.6 本构模型二次开发与实现 118
3.6.1 应力张量存储与定义 118
3.6.2 VUMAT子程序接口 118
3.6.3 可变参数 120
3.6.4 子程序计算流程 120
3.7 本构模型的有效性验证 122
3.7.1 穿甲特性验证 122
3.7.2 爆炸破口验证 123
3.8 本章小结 128
参考文献 128
第4章 舱内爆炸载荷作用下舱室结构动态响应 131
4.1 引言 131
4.2 舱内爆炸压力载荷作用下结构响应理论分析 132
4.2.1 舱内爆炸载荷相似规律分析 132
4.2.2 响应与破坏模式相似分析 133
4.2.3 应变率效应修正 135
4.2.4 实验验证 136
4.3 舱内爆炸作用下非近距离舱壁响应 137
4.3.1 实验与数值仿真设置 137
4.3.2 准静态压力及爆点位置的影响 139
4.3.3 平板破坏模式及启发 142
4.3.4 加筋板破坏模式及启发 146
4.4 舱内爆炸作用下近距离舱壁响应 147
4.4.1 实验设置与实施 147
4.4.2 实验结果 149
4.4.3 数值仿真 150
4.4.4 计算结果分析 152
4.5 弱舱内爆炸作用下舱室结构动态响应 156
4.5.1 实验设置 156
4.5.2 物理过程 157
4.5.3 舱内爆炸载荷分析 159
4.5.4 舱室结构毁伤特性 160
4.6 强舱内爆炸作用下舱室结构动态响应 164
4.6.1 实验设置 164
4.6.2 载荷特征 167
4.6.3 毁伤模式 169
4.7 本章小结 179
参考文献 179
第5章 水雾衰减舱内爆炸压力载荷的防护机理 182
5.1 引言 182
5.2 激波作用下单液滴变形与碎裂机理 182
5.2.1 研究方法 182
5.2.2 激波诱导气流中液滴的变形和破碎 185
5.2.3 激波诱导气流中液滴的运动轨迹 194
5.3 冲击波作用下水滴动态响应数值仿真 199
5.3.1 问题描述及数值方法 199
5.3.2 激波与三维液滴相互作用 203
5.4 水雾衰减舱内爆炸压力载荷实验 209
5.4.1 实验设置与实施 209
5.4.2 实验结果与分析 210
5.4.3 分析与探讨 215
5.5 本章小结 216
参考文献 216
第6章 液体舱室衰减舱内爆炸破片载荷的防护机理 218
6.1 引言 218
6.2 液舱前壁防护作用 219
6.2.1 理论分析 219
6.2.2 数值仿真模型及结果 223
6.2.3 计算结果与分析 224
6.3 破片速度衰减规律 229
6.3.1 理论分析模型 230
6.3.2 有限元计算模型设置与验证 231
6.3.3 数值仿真结果及分析 234
6.3.4 阻力系数的确定 237
6.4 破片作用下的液舱内载荷特性研究 241
6.4.1 液舱中的冲击波载荷研究 241
6.4.2 液舱中的空泡溃灭载荷研究 249
6.5 液舱动态响应特性分析 257
6.5.1 实验设置与实施 257
6.5.2 实验结果与分析 258
6.5.3 数值仿真及结果 263
6.6 液舱防破损设置与机理分析 268
6.6.1 模型设计与数值仿真 268
6.6.2 实验与计算方法验证 270
6.6.3 计算结果与分析 271
6.6.4 理论分析 279
6.7 本章小结 281
参考文献 282
第7章 液体舱室衰减舱内爆炸压力载荷的防护机理 284
7.1 引言 284
7.2 舱内爆炸作用下的液舱响应 285
7.2.1 实验设置 285
7.2.2 实验结果 287
7.2.3 数值仿真模型与验证 288
7.2.4 数值分析结果 290
7.2.5 影响因素分析 296
7.3 液舱背板防护涂层研究 298
7.3.1 实验装置与设置 298
7.3.2 水下冲击原理 300
7.3.3 实验结果 302
7.3.4 参数影响 305
7.4 液舱舱壁的抗破损设计 310
7.4.1 模型设置与验证 310
7.4.2 局部失效特性分析 310
7.4.3 变形协调装置半径对局部损伤的影响 312
7.4.4 机理分析与探讨 314
7.5 本章小结 317
参考文献 317
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