• 可用有限元在线技术论坛账号直接登录
  • 用户名:
  • 密 码:
  • 验证码:
  • 忘记密码?免费注册
  • 还没有会员在线账号?

    马上点击 注册 成为有限元在线会员!您将会获得多项会员专享权限!

    在线观看有限元视频文档资料

    参加有限元在线的网络培训

    实时获得最新有限元技术动态

    与有限元在线工程师互动

    more>>

    您已把课程添加到收藏夹

    继续查看课程
    课程收藏夹

    CAE咨询 / Data Area

    12年的专业CAE咨询服务经验,超过1000个项目的丰富经验积累。

    爆炸载荷下的响应

    发布时间:2013-12-18

    浏览次数:

    • 军用船舶,在设计的时候就需要考虑船体以及船载的各种设备承受爆炸载荷作用下的生存能力。舰船受到直接爆炸载荷的作用而损坏的现象经被研究的很多了,而越来越多的发现,在海战中舰船由于非接触的水下爆炸而受到的破坏占到的比重越来越大。这些非接触的爆破在空气中可能不会带来很大的影响,但由于水在爆炸中能传播很大的力的缘故,它们被证明在水下是能给结构带来更大的灾害。实船的实验耗资巨大,且由于是瞬态实验很多现象不易发觉,故而数值计算在水下爆炸(UNDEX)的分析中能起到重要的作用。

      ABAQUS 公司应美国海军的要求,开发了基于连续介质力学的水下爆炸模拟功能。ABAQUS 的UNDEX分析功能具有如下的优势:

      1. 总波和散射波公式以及基于压力的流体空化效应可以很轻松的考虑流体非线性的效果

      2. 不同于以往的边界元方法,整个过程都可采用直观的时间积分进行计算

      3. 无限元和无反射边界条件使得对于无限外域问题能得到精确的解

      4. 入射波加载方式可以使得计算时间大大的节省,使得计算效率增加

      5. 包含声学介质的子结构,使得对于大 的结构可以方便地使用子结构分析功能

      6. 声学模型在Standard和Explicit之间的传递,使得可以方便地模拟深海潜艇受静水压下的冲击分析

      7. 增强的壳到实体的子模型和壳到实体的耦合以及流体到实体的子模型使得可以方便地对局部进行细节建模

      8. 基于Geers-Hunter模型和waveless模型的bubble加载功能,使得考虑水下爆炸过程中bubble的影响成为可能

      9. 界面允许不匹配网格,使得建模时间大大的减少。

      下图是对某加筋结构进行的水下爆炸分析,通过对甲板中心加速度的监测和与试验值对比,对结构进行了优化设计,改进后的结构能起到很好的抗冲击作用。

      水面舰船和水下潜艇两者受到的水下爆炸冲击,其响应是不同的。水面舰船由于存在水的自由表面,存在压力波的自由表面反射和折射现象。而水下的潜艇则由于受到水压的作用,在爆炸载荷到来之前,艇身就已经在水压的作用下有变形和应力存在了,预应力的存在对结构承受爆炸载荷的响应有着很重要的影响。而深水潜艇则可能同时还受到二次应力波作用(爆炸产生的应力波在海底反射,反射的应力波对潜艇进行二次打击),这样海底土壤的模型在某些情况下也需要进行模拟,下图是水面舰艇和深水潜艇模型的示意图。ABAQUS具有丰富的土壤本构,可以模拟潜艇和海床的接触问题,以及爆炸波或冲击波在海底的反射,从而对潜艇的二次打击。

       水面舰船模型示意图                                                            深水潜艇模型示意图

       

      ABAQUS具有两个求解器:ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit,前一个用来求解艇受到水压作用的变形和应力分布。后一个求解器用来计算水下爆炸冲击载荷对艇的冲击作用,两个求解器都是ABAQUS公司自行开发的,源码一致,数据无缝结合,是目前求解这类问题的最佳选择。

      下图为某型号的潜艇在水下110 米处受到8 米远处的爆炸载荷的冲击作用下的响应问题。通过对耐压壳上的加速度和应力分布情况进行监测,对设计的方案进行修改,以获得最佳的设计。下图是耐压壳受静压(海水压力)和在此情况下冲击2 毫秒时的应力分布:

       

      潜艇模型耐压壳受静压时以及冲击后2毫秒时的应力云图

    法律条款 | 站点地图 | 友情链接 | 联系方式 | 关于我们 copyright © 2001-2018 有限元在线 版权所有 京ICP备05029106号