Estimation of the response of a deeply immersed cylinder to the shock wave generated by an underwater explosion

The work presented in this paper is focused on the development of a simplified method to study the structural response of a deeply immersed cylinder subjected to the primary shock wave generated by an underwater explosion. The proposed analytical model is based on the string-on-foundation method initially developed by Hoo Fatt and Wierzbicki, who converted the two dimensional boundary value problem of a cylindrical shell to an equivalent one-dimensional problem of a plastic string on a plastic foundation. This method has already been extended by the authors to study the shock wave response of an unstiffened cylinder immersed in shallow water. The present work focuses on deep-immersed cylinders subjected to both high hydrostatic pressure and explosion shock wave. The elastic deformation energy of the cylinder under hydrostatic pressure is first calculated and used to determine the initial conditions of the dynamic problem. Cylinder deflection and plastic deformation energy are then calculated for various immersion depths. When confronted to numerical results, the proposed model appears to underestimate the increase of deflection and absorbed energy with the immersion depth. A thorough analysis of the results post-processed from Ls-Dyna/USA finite element simulations highlights a new mechanism which is due to the action of hydrostatic pressure that continues to push inward the immersed cylinder. In order to improve the analytical model, a correction factor on the hydrostatic pressure is introduced but it is finally concluded that a new mechanism dedicated to the late action of the hydrostatic pressure still needs to be developed.     

基于超声技术的气体泄漏容器爆炸监测系统探讨

针对当前气体泄漏事故处置中面临的问题,从气体泄漏容器发生爆炸的机理上进行了分析,对其内部气体压力、泄漏速度以及射流噪声频率等参数的关联性进行了分析与研讨,确定了通过对气体状态参数变化进行监控,达到对压力容器爆炸推测和报警的可能性。并根据当前超声技术发展与应用状况,提出了一种气体泄漏容器爆炸监测方法的设想。     

船舶在远场水下爆炸载荷作用下动态响应的数值计算方法

提出了一个利用MSC／DYTRAN数值模拟水面船舶在远距离水下爆炸载荷作用下动力响应的方法。用FORTRAN语言编译用户子程序，在近场水域边界处加上冲击波载荷以模拟远场爆炸效应，进而利用DYTRAN中强大的流固耦合计算功能，计算船体在水下冲击波作用下的动态响应。同时研究了边界定义和单元划分对冲击波传播的影响。该方法弥补了DYTRAN计算远场水下爆炸的某些不足，计算所得到的船体附近的自由场压力与经验公式的结果基本一致，船体的冲击响应与相关实验结果比较表明本文计算结果可信。     

水下爆炸载荷下舰船设备抗冲击生命力模糊综合评判方法研究

舰船设备抗冲击性能是舰船生命力设计的重要内容。基于模糊数学的基本理论,引入炸药当量、爆距、炸药方位、设备相对位置和抗冲击能力等因素作为基本评判参数,构建舰船设备抗冲击生命力评估的数学模型,按层次分析法确立各参数的权重系数,确定各参数隶属度函数,实现对水下爆炸载荷作用下舰船设备生命力的模糊综合评判,提出舰船设备生命力的评判方法。     

导弹战斗部冲击下舷侧梁的动力响应及失效模式分析

根据理想刚-塑性材料模型假设,同时考虑梁的剪切、弯曲及拉伸,分析了均匀矩形截面简支梁中部在中低速、大尺寸、大质量、平头弹体正冲击下的动力响应,得到了梁的初始塑性变形模式及梁的塑性变形过程,并根据有效塑性应变失效准则,分析了简支梁的失效模式,得到了冲击过程中梁的临界失效挠度及吸能量,讨论了梁截面的形状及跨长对梁变形吸能能力的影响.     

边界约束对爆炸载荷作用下舱段结构响应的影响分析

针对一般约束和将舷外水简化为附连水质量及水弹簧约束的三舱段模型,分别计算舱内和空中爆炸载荷作用下的舱段结构响应,对其主要响应特征的塑性变形进行比较分析。分析结果表明：在研究舱内爆炸问题时,舷外水对结构抗爆响应的影响较小,可以忽略;而在研究空中爆炸问题时,舷外水对结构抗爆响应的影响较大,必须计及。     

水下爆炸冲击波作用下船体舱段变形试验研究

对舰船实尺度舱段在水下爆炸载荷作用下的船底板架变形进行了试验研究及理论分析。以舱段在水下爆炸的试验现象及结果为基础,通过平板模型求解药包在水下任意位置爆炸时舱段的刚体运动特性,以冲击波的入射能减去舱段刚体运动动能作为船底板架的弹塑性变形能,利用能量法,对船底板架应用薄板的大挠度弯曲理论进行局部变形求解。试验结果及理论分析表明:舱段模型在水下爆炸过程中会产生较大的刚体运动,船底外板变形区域主要集中在纵桁和实肋板交叉的板格内,理论求解的板格最大变形与试验结果较为一致。该文结果可对船体外板变形计算及局部强度考核提供数据及理论的参考。     

水下远场爆炸下船舶结构响应计算有限元建模方式影响分析

利用有限元软件ABAQUS,针对船舶结构和设备采用不同建模方式,建立4种水下远场爆炸载荷作用下全船结构冲击响应计算的有限元模型,对比分析船体结构局部与总体冲击响应。结果表明:船舶骨材结构与设备的建模方式对结构局部冲击响应如加速度、应力等影响很大,而对结构的总体响应如剖面弯矩等刚性安装设备采用质量点均摊的方式处理以减小建模的工作量。对于大型的弹性安装设备,需采用质量点和弹簧单元仔细建模。     

基于数字防爆式的危险品作业场所静电释放装置设计

针对当前危险品作业场所静电释放装置存在的安全隐患,提出一种具有数显和防爆功能的静电释放装置设计方法。利用设计合理的人体静电释放电阻,有效地控制人体静电释放时间与释放安全;采用直接接触的方式检测和显示人体静电值,释放结果可通过声光报警进行提示。该设计操作简便,能有效提高危险品作业场所的安全防护等级。     

水下爆炸冲击对船舶艉轴架轴承响应特性的影响分析

应用Ansys/LS-dyna有限元软件,建立了水下爆炸冲击作用下的船舶艉轴架轴承仿真模型,研究水下爆炸冲击对船舶艉轴架轴承响应特性的影响,计算得到在不同的炸药当量和爆点位置下船舶艉轴架轴承的位移、应力和速度等响应特性。结果表明:随着炸药当量的增加,艉轴架轴承的位移、应力和速度等响应峰值也会线性增加;当爆心在横向远离艉轴架轴承时,轴承的位移响应峰值先增大后减小;当爆心在纵向时远离轴承时,轴承的位移、应力和速度等响应峰值则基本呈现线性下降趋势。