不同攻角對實船爆炸試驗沖擊響應影響研究

鄧新文　周學濱　張夢　劉文思

摘 要：實船爆炸試驗是檢驗艦艇抗沖擊能力最直接、最有效的手段。實船爆炸試驗對海區(qū)等環(huán)境的要求高，且水下爆炸對艦艇的作用復雜，各種影響因素較多，在實際試驗中往往很難滿足考核要求。因此，利用數(shù)值法對艦艇在不同攻角狀態(tài)下的實船爆炸試驗沖擊響應進行了對比分析。對比結果表明，在相同沖擊因子的作用下，不同攻角對試艦的Mises應力和沖擊加速度幅值有一定的影響，但不影響加速度等的沖擊響應衰減規(guī)律。

關鍵詞：爆源；爆炸試驗；攻角；沖擊響應

中圖分類號：U661.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.017

艦艇抗水下爆炸沖擊能力研究是艦艇生命力研究中的重要內(nèi)容之一，世界各國均十分重視。美國海軍對艦艇抗沖擊制定了嚴格的考核標準，各種新研制的艦艇都要經(jīng)過5次海上實船爆炸試驗，艦艇長度<100 m的需通過1 000 kg的爆源的實船爆炸沖擊考核，艦艇長度>100 m的需通過4 500 kg的爆源的實船爆炸沖擊考核。

炸藥在水下爆炸比空中爆炸復雜得多，對目標的毀傷機理區(qū)別較大。在實船爆炸試驗設計中，通常以一定的攻角進行試驗設計，比如在某型艇抗沖擊試驗中，以40°爆源攻角進行試驗考核。試驗中，隨著爆距的增加，當爆距大于80 m時，部分試驗海區(qū)的水深將無法滿足試驗要求，因此，需要減小試驗攻角。

為了研究不同攻角工況下，相同沖擊因子對實船爆炸試驗沖擊響應的影響，本文采用數(shù)值仿真計算軟件ABAQUS中的聲固耦合方法，模擬了水下非接觸爆炸作用下艦船的響應，并對不同攻角條件下典型測點的沖擊響應進行了對比分析。

1 水下爆炸目標沖擊因子的計算方法

由于水為密實介質(zhì)，水下爆炸比空中爆炸要復雜得多，相同的爆源當量在水下爆炸的殺傷力要遠大于在空中爆炸。

3 仿真計算有限元模型

船體結構是一個復雜的彈性體，計算其動力響應時必須確定正確的力學模型和適合的計算方法。由于艦船結構復雜，在有限元建模時，應適當簡化船體，用梁單元模擬各種橫梁、桁、龍骨等結構，用殼單元模擬船的外殼、甲板、隔壁等板殼結構，并用質(zhì)量單元模擬各種大型設備。根據(jù)某船體的結構圖紙，用ANSYS軟件進行了建模，圖2為某船的有限元模型，圖3為帶周圍流場的有限元模型。

從圖7和表2中可看出，攻角為40°的工況與攻角為30°的工況在垂向加速度上有明顯的差別，其與Mises應力有關，但攻角不同時對加速度的變化趨勢沒有影響。

5 結束語

通過計算可以看出，在其他參數(shù)相同的情況下，被試艦的攻角對同一位置的Mises應力和沖擊加速度響應有比較明顯的影響，被試艦的攻角對其沖擊響應的影響主要根據(jù)沖擊波的作用面積而變化。此外，被試艦的攻角雖然對加速度幅值有一定的影響，但對加速度的衰減規(guī)律影響較小，在一定范圍內(nèi)增加或減少試驗攻角對試驗結果的評定影響不大。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕