水下非接触爆炸下船舶损伤模式研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文
摘要
随着科学技术的发展,高爆、非接触水下爆炸对船舶设备造成的冲击振动损伤
越来越大,对船舶及其设备在水下非接触爆炸下的振动响应进行分析有助于深入研
究船舶设备的在受到爆炸影响下的损伤模式,为船舶的前期设计、使用维护、性能
评估提供良好的数据支撑。
本文从水下非接触爆炸下船舶设备的冲击振动产生过程——从炸药水下爆炸的
物理化学反应,到其产生的冲击通过流固耦合传递到船体并引起船舶设备振动的三
个重要环节着手,对船舶受到水下爆炸影响时所涉及的有关问题进行了关键理论的
分析与研究。研究了船舶设备受冲击振动的理论计算方法体系,在应用 CJ 爆轰理论
和 JWL 状态方程对炸药的水下爆炸过程及其效应描述的基础上,分析了 ALE 流固
耦合算法在对水下爆炸产生的冲击波效应和气泡脉动效应施加到船体应用中的有关
问题。研究了不同的隔振装置模型,考虑将水下爆炸所导致的传递到具体设备的振
动通过加速度来表征,基于设备的加速度响应对设备的损伤阈值进行界定,建立了
基于概率的设备损伤度评判准则,同时引入基于损伤概率的损伤模式划分,完成了
整个基于水下非接触爆炸下船舶损伤模式的分析。将损伤树分析理论引入船舶损伤
模式分析,通过对船舶损伤概率的整体分析,对一定工况下设备损伤对船舶安全的
重要度进行了评估。综合应用计算机仿真与虚拟现实有关理论,编程实现了基于损
伤树的船舶在水下非接触爆炸下的损伤模式系统软件开发,增强了对一定工况下船
舶及其设备损伤度及损伤模式查看和分析的真实感和沉浸感。

关键字:水下非接触爆炸冲击振动损伤模式损伤树







I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
With the development of science and technology, The Impact damage and Vibration
injury of ship equipment is increasing by high-explosive and non-contact underwater
explosion. Analysis ship and its equipment response on shock and vibration under
the non-contact underwater explosion, helping to study of the damage mode ship
equipment under explosion, and providing a good support to preliminary design for the
ship, maintenance and performance evaluation.
The paper make critical theoretical analysis and research to the shock and vibration
generating process of ship and its equipment under the non-contact underwater explosion:
from the chemical physics of underwater explosions to the impact of shock passed to
the hull through FSI and causing the vibration of ship equipment. The paper study the
impact of ship equipment vibration by the theoretical calculation methodology, based on
the describing process of underwater explosion with the CJ explosives detonation and
JWL equation of state, analysis some questions about ALE fluid-structure
interaction algorithm applied to the ship using shock wave and bubble pulse effects which
produced by underwater explosion. Research different modes of vibration isolatio