• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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舰船舷侧复合装甲结构抗动能穿甲模拟实验
陈长海, 朱锡, 侯海量, 王天穹
2011, 31(1): 11-18. doi: 10.11883/1001-1455(2011)01-0011-08
以均质钢板前置复合材料板模拟舰船舷侧复合装甲结构,结合低速弹道冲击实验,分析了结构的 破坏模式和吸能机理,比较了复合材料板与均质钢板的抗弹性能。在此基础上,根据靶板破坏模式,得到了球 头弹穿透组合靶板的剩余速度预测公式,并与实验结果进行了比较。结果表明,复合材料板的面密度吸能远 大于均质钢板的;组合靶板中前置复合装甲板的破坏模式主要为纤维拉伸断裂,而钢质背板则由于前置复合 装甲板的影响,破坏模式主要为花瓣开裂破坏;将剩余速度理论预测值与实验数据进行比较,两者吻合较好。
关键词: 爆炸力学, 破坏模式, 模拟实验, 复合装甲, 动能穿甲
抵御小口径火炮弹道侵彻装甲防护模拟实验研究
朱锡, 侯海量, 谷美邦, 梅志远, 陈昕
2006, 26(3): 262-268. doi: 10.11883/1001-1455(2006)03-0262-07
为研究舰艇结构在小口径火炮弹道冲击下的响应以及各种舰用装甲结构抵御小口径火炮弹道冲击的有效性,以典型的小口径火炮战斗部为模拟对象,根据弹道冲击的相似理论,分别设计了模拟实验的弹体和6种靶板结构,并进行了弹道冲击实验研究。模拟实验结果表明,普通舰艇结构不能抵御小口径火炮弹道侵彻,必须设置专门的防护装甲;采用陶瓷/钢/纤维增强复合材料组合装甲结构抵御小口径火炮时,装甲防护结构比均质钢装甲减轻约60%;陶瓷材料能改变背板的破坏形式和破坏程度,大大增加背板的吸能量,此外,陶瓷对弹体的侵蚀、钝化及碎裂能大大降低弹体的侵彻能力。
关键词: 爆炸力学, 侵彻, 模拟实验, 小口径火炮, 舰船装甲
近距空爆载荷作用下固支方板的变形及破坏模式
陈长海, 朱锡, 侯海量, 沈晓乐, 唐廷
2012, 32(4): 368-373. doi: 10.11883/1001-1455(2012)04-0368-08
为探讨战斗部近炸下舰船结构的变形模式,为后续理论分析和数值模拟提供实验数据,通过模型 实验,分析了固支大尺寸方板在近距空爆载荷下的变形和破坏模式。在此基础上,通过测量板破裂后各裂瓣 的减薄率,利用双向应变假设和体积等效原理确定了Q235钢在中部拉伸撕裂破坏模式下的断裂极限应变; 根据实验模型的变形和破坏模式,基于刚塑性假设和能量密度准则提出了结构在局部爆炸载荷下的破裂判 据,并对实验结果进行了预测。结果表明,随着载荷强度的增大,固支方板呈现出3种不同的变形和破坏模 式;利用破裂判据对实验工况进行了预测,预测结果与实验吻合较好。
关键词: 固体力学, 变形模式, 近距空爆, 固支方板, 破裂判据, 极限应变
爆炸处理消除大型柱壳结构环焊缝残余应力实验研究
洪江波, 侯海量, 朱锡, 阚于龙
2008, 28(3): 213-219. doi: 10.11883/1001-1455(2008)03-0213-07
为探讨大型耐压柱壳结构对接环焊缝焊接残余应力消除方法,根据耐压柱壳结构环焊缝焊接工艺,设计并制作了大型耐压柱壳结构对接环焊缝模拟焊接模型,并采用沿焊缝条状布药,分别进行了单、双面布药爆炸处理消除大型耐压柱壳结构对接环焊缝焊接残余应力模型实验。结果表明:大型耐压柱壳结构对接环焊缝存在较大的焊接残余应力;单、双面爆炸处理均能有效调整、消除焊接残余应力,残余应力分布明显均匀化;焊后残余应力越大,爆炸处理效果越明显,当焊接残余应力大于0.5s时,单面爆炸处理后残余应力m下降幅度在40%以上,双面爆炸处理后残余应力m下降幅度在60%以上;采用沿焊缝条状布药,爆炸处理能有效消除沿焊缝的纵向残余应力;双面爆炸处理效果优于单面爆炸处理效果。
关键词: 爆炸力学, 消除残余应力, 爆炸处理, 焊接, 耐压
冲击波和高速破片联合作用下夹芯复合舱壁结构的毁伤特性
侯海量, 张成亮, 李茂, 胡年明, 朱锡
2015, 35(1): 116-123. doi: 10.11883/1001-1455(2015)01-0116-08
为探讨导弹战斗部近炸下舰船夹芯复合舱壁结构设计方法,采用TNT和预制破片近炸实验研究了典型夹芯复合舱壁结构在冲击波与高速破片联合作用下的破坏效应,分析了冲击波和破片联合毁伤载荷,指出了钢质面板和抗弹层的破坏模式,阐述了夹芯复合舱壁结构的防护机理。结果表明:预制破片装药近炸下,破片能远大于冲击波能,是防护结构的主要设计载荷;前面板主要是抵御冲击波,其变形破坏整体为挠曲大变形,局部为集团破片冲塞破口、破片穿孔和撞击凹坑;背板以挠曲大变形吸能为主;陶瓷材料碎裂严重,部分陶瓷碎片反向飞溅撞击前面板;纤维增强复合材料发生了纤维断裂、基体开裂、整体弯曲大变形及分层等破坏,抗弹层应避免产生穿透性破坏。
关键词: 爆炸力学, 毁伤特性, 冲击波, 高速破片, 夹芯复合舱壁
爆炸载荷作用下加筋板的失效模式分析及结构优化设计
侯海量, 朱锡, 古美邦
2007, 27(1): 26-33. doi: 10.11883/1001-1455(2007)01-0026-08
通过对爆炸载荷下具有1根加强筋的固支矩形加筋板的有限元模拟,探讨了抗爆加筋板结构优化设计方法,分析了加筋板的失效模式以及加强筋相对刚度和冲击载荷强度对加筋板失效模式的影响,指出了失效模式Ⅰ下的3种变形模态以及失效模式Ⅱ下的2种子失效模式,得到了失效模式Ⅰ下加强筋和加筋板最大挠度的近似计算公式,提出了单根加筋板的两种失效模式的判别条件,并对具有1根加强筋的固支矩形加筋板抗爆结构进行了优化设计。结果表明,通过数值模拟或模型实验可以求得任意加筋板结构由发生塑性大变形到发生破损的临界条件,从而确定抗爆性能最强时加筋板的质量与加强筋横截面尺寸及间距间的关系,实现对抗爆加筋板结构的优化设计。
关键词: 固体力学, 失效模式, 有限元分析, 加筋板, 爆炸载荷
舱内爆炸载荷及舱室板架结构的失效模式分析
侯海量, 朱锡, 梅志远
2007, 27(2): 151-158. doi: 10.11883/1001-1455(2007)02-0151-08
通过对典型半穿甲导弹打靶实验中舰艇结构破坏模式的观察,结合数值模拟,分析了舱内爆炸载荷的特征以及舱内爆炸下舱室板架结构的失效模式。结果表明,舱内爆炸下,舱室板架结构承受的冲击载荷及失效模式与敞开环境爆炸下加筋板结构承受的冲击载荷及失效模式有较大区别,其动态响应难以用敞开环境爆炸下加筋板结构的动态响应描述;舱内爆炸载荷主要有壁面反射冲击波、角隅汇聚冲击波以及准静态气体压力,其中两壁面和三壁面角隅汇聚冲击波的强度分别为相同部位壁面反射冲击波强度的5倍和12倍以上;舱室板架结构主要有4种失效模式,其中模式Ⅲ、Ⅳ较常发生;舱室板架结构加强筋布置在迎爆面将使板架中部的局部破坏程度增加,但有利于削弱角隅汇聚冲击波强度,减小板架沿角隅部位的撕裂破坏。
关键词: 爆炸力学, 失效模式, 有限元分析, 爆炸载荷, 舱室结构