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舰船水下爆炸数值实验的应用案例
发布时间：2014-01-02
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案例行业
爆炸冲击分析
舰船水下爆炸数值实验的应用案例
案例类别
舰船水下爆炸数值实验的应用案例
问题描述
舰船水下爆炸数值实验
计算分析
水面舰船在无限水域内遭受爆炸冲击波作用的原理图，如图所示。自由表面 S0（0压力边界）、海底反射边界Ssb、与流场相联的结构湿表面Ssw、与结构表面相连的流体表面Sfw、以及流体边界Sinf（无反射边界）。如图给出了爆炸载荷源点S，设定冲击波传播过程中最先到达结构表面的点为A点。
无限水域内遭受爆炸冲击波作用的原理图
在进行舰船水下爆炸模拟的过程中，网格划分的因素起到了关键的作用，网格划分的大小跟冲击载荷的频率成分有关，然而在时域内很难确定冲击载荷的频率成分，这时需要对冲击载荷作谱分析以确定冲击载荷的主要频率成分。水下爆炸舰船的网格模型，如图所示。
水下爆炸舰船的网格模型
通过对ABAQUS软件的参数合理设置，计算出II型舰水下爆炸载荷作用下船体的响应，由于水下爆炸载荷作用下船体的响应以垂向响应为主，因此以垂向加速度响应为对象，分析该舰结构响应，给出了舰船底部和甲板部分节点的垂向加速度时历曲线及其冲击谱，见图所示。
船体不同位置加速度响应历程
分析表明ABAQUS计算结果与实测值比较吻合。相对误差可能是由于结构模型相对简化和流场网格不够精密引起的，较精确的模型和细化流场网格可以进一步减少相对误差。从趋势上看，数值仿真的谱速度值的规律是甲板、船底中部大于甲板、船底两端，这与实船测试结果的规律相同。谱速度的数值仿真值和实测值的偏差均在40%以内。因此，该软件用于工程计算所得到的结果是可信的。
舰体水下爆炸分析结果
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