4.2.3不同初速度下舱壁结构和破片动态响应分析 31

4.3本章小结 36

结论 37

致谢 39

参考文献 40

第1章 绪论

1.1课题研究背景和意义

一直以来，中国与领国的领海争端不断，钓鱼岛、南沙群岛等问题牵动着国民的神经。南沙群岛海域蕴含这丰富的矿物资源，其中油气资源尤其丰裕有“第二个波斯湾”之称并且渔业资源异常丰饶，具有极高的经济价值。随着陆地资源的消耗，南海等海域的战略意义愈发重要。为了保卫我国海洋领土的独立、完整，开发、利用领海富饶的物产资源，我们必须要有强大的海军作为后盾。在现代海战中，舰船是海上攻击、防御以及运载、生活的主要平台，其建造成本高昂，需要众多技术支持，是船上人员生活、安全的保障。

舰船一般是由舰上设备、舰体结构、水下舱段以及探测、通信、动力和导航等系统组成，其中水下舱段又包括油水舱、武器弹药舱等主要舱室。因此，水下舱室的安全显得尤为重要，是舰船能够完成使命、保障人员安全的保证。目前，反舰武器是舰船的最大威胁，一方面现代反舰武器愈发先进，威力也越来越大，另一方面为了提高舰船在海上作战的移动速度，舰船结构改良，采用较薄型装甲，并且船上精密仪器也越来越多，此消彼长之下舰船的防护结构研发升级的重要性日益增长。

反舰武器主要通过外部爆炸和内部爆炸对舰船造成损害，进而造成人员伤亡、舰船破坏。外部爆炸主要使舰船外体结构发生变形、破损，使船舶的浮稳性受损，对于人员、设备的损伤较小；内部爆炸则是破坏舷侧，进入船体内部爆炸，爆炸生成数以万计的高速破片侵彻四周舱壁，破片使舱壁产生变形、裂纹甚至破口，而由爆炸产生的冲击波则进一步破坏这些进而使舱壁整体破坏，然后破片、冲击波对相邻舱室进行破坏并且无法在短时间内恢复。内部爆炸以及破片侵彻对于船体结构的破坏相比外部爆炸威胁更大，对于舱内人员以及精密设备的损害则更是灾难性的。

因此被动防护结构成了舰船的最后一道防线[1]。良好的被动防护结构的设计可以有效的减少舰船受到的创伤，保护舱内设备。反之，则会产生无法估量的损失。海战历史上这样的例子比比皆是，二战期间美军在珍珠港遭受重创后建造了大量埃塞克斯级航空母舰，舰体进行升级加强使得其虽然在太平洋战争中数次遭受重创但是从未被打沉过。而在1982年的马尔维纳斯群岛战争[2]中，英国皇家海军的主力驱逐舰“谢菲尔德”号被首次亮相的飞鱼导弹击中并连穿两个舱室而导致沉没。这些历史上所真实发生的事例不断提醒着我们被动防护结构对于舰船的重要。

图1.1被击中的“谢菲尔德”号

所以本文采用数值模拟方法，运用有限元仿真软件MSC/DYTRAN对多种工况的高速破片侵彻载荷作用下舰船舱壁结构的动态响应进行研究。

1.2侵彻国内外研究现状

1.2.1实验研究

1.2.2理论研究

1.2.3数值仿真研究

1.3本文研究内容

本文在分析、运用侵彻靶板理论的基础上，根据先前的研究与经验，先以破片侵彻点为限制条件，选择舱壁板格、单型材、型材相交等八个不同位置的点，找出其中的最危险点，在最危险点处来改变破片初速度以进行系统分析，利用瞬态动力学有限元分析软件MSC/DYTRAN进行数值模拟，研究不同工况之下四周施加约束后的舱壁的动态响应、破坏特点和吸能特性以及破片侵彻舱壁后的位移、速度和加速度，比较分析载荷参数对计算结果的影响。

第二章主要从侵彻类型、靶板分类、靶板破坏形式、破片破坏形式四个方面介绍破片侵彻靶板理论，为侵彻载荷作用下舰船舱壁结构动态响应研究提供理论基础并简单介绍了有限元技术发展的历程以及本文所使用的瞬态动力学响应分析软件MSC/DYTRAN。