一种爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析方法。包括如下步骤：建立舰船防护结构的物理模型并根据其结构的动力学行为特征及几何特征确定随机变量；将得到的物理模型和随机场进行离散；将得到的离散质点视为元件，根据失效准则确定元件的功能函数；采用随机物质点法对得到物理模型进行随机分析，并计元件的可靠度和失效概率；根据单层防护板的失效准则，确定单层板系统的可靠性模型，并计算各种失效模式的可靠性指标；使用PNET概率网络估算法计算单层板的失效概率；根据防护结构系统的失效准则确定舰船防护结构系统失效的可靠性模型；计算舰船防护结构系统失效概率，完成爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析。

A system reliability analysis method for ship protection structure under explosive loading

The present invention discloses a system reliability analysis method for ship protection structure under explosive load. Includes the following steps: establishing a physical model of ship defensive structure and determine the random variables according to the dynamic behavior characteristics and geometric characteristics of the structure; the physical models are discrete and random; discrete particles are regarded as elements, according to the failure criterion function element; random material point method for stochastic analysis the physical model and component reliability and failure probability; failure criterion according to the single protection board, determine the reliability model of single plate system, and calculate the reliability index of various failure modes; failure probability calculation of single plate using the PNET network to determine the probability of failure; reliability model of warship structure system based on failure criterion of protection structure system; failure probability calculation of ship defensive structure system, complete the explosive loading ship System reliability analysis of ship protection structure.

【技术实现步骤摘要】
一种爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析方法
本专利技术属于结构系统可靠性
，涉及一种爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析方法。
技术介绍
对于舰船的船体结构来说，由于其所处工作的环境恶劣，而且破坏后可能引起灾难性的后果，所以舰船船体的结构可靠性问题越来越受到有关人士的重视，且随着可靠性分析方法在航空、航天以及土木工程方面的发展，船舶行业逐渐认识到用可靠性方法研究船体结构可靠性问题的必要性。船体受到爆炸作用，直接影响船体总纵强度和局部强度。目前各国海军对舰船在极端情况下的强度要求越来越高。现行设计和研究船体总强度时一般只计入包括静水弯矩、波浪、砰击等在内的外载荷，并没有包括爆炸载荷，所以对舰船防护结构进行在爆炸载荷作用下的可靠性分析具有重要意义。舰船防护结构是舰船防护系统的最后一道防线。舰船承受爆炸载荷是舰船防护结构在很短时间内在巨大冲击载荷作用下的一种复杂的非线性动态响应过程，属于大变形、强非线性材料非线性、几何非线性、运动非线性问题，同时还涉及到水下爆炸冲击波和舰船结构相互藕合作用的问题。所以，传统的数值计算方法在研究爆炸载荷作用下舰船防护结构问题时遇到困难，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析方法，具体包括如下步骤：(1)根据舰船防护结构的结构特征建立舰船防护结构的物理模型；(2)根据舰船防护结构的动力学行为特征及几何特征确定随机变量；(3)将步骤(1)中得到的的物理模型和步骤(2)中得到的相应的随机场进行离散；(4)将步骤(3)中得到的离散质点视为元件，根据失效准则确定元件的功能函数；(5)采用随机物质点法对步骤(1)中得到物理模型进行随机分析，并根据一次二阶矩方法计算步骤(4)中得到的元件的可靠度和失效概率；(6)根据单层防护板的失效准则，确定单层板系统的可靠性模型，并计算各种失效模式的可靠性指标；(7)使用PNET概率网络估算法计...

【技术特征摘要】
1.一种爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析方法，具体包括如下步骤：(1)根据舰船防护结构的结构特征建立舰船防护结构的物理模型；(2)根据舰船防护结构的动力学行为特征及几何特征确定随机变量；(3)将步骤(1)中得到的的物理模型和步骤(2)中得到的相应的随机场进行离散；(4)将步骤(3)中得到的离散质点视为元件，根据失效准则确定元件的功能函数；(5)采用随机物质点法对步骤(1)中得到物理模型进行随机分析，并根据一次二阶矩方法计算步骤(4)中得到的元件的可靠度和失效概率；(6)根据单层防护板的失效准则，确定单层板系统的可靠性模型，并计算各种失效模式的可靠性指标；(7)使用PNET概率网络估算法计算单层板的失效概率；(8)根据防护结构系统的失效准则确定舰船防护结构系统失效的可靠性模型；(9)计算舰船防护结构系统失效概率，完成爆炸载荷作用下舰船防护结构的可靠性分析。2.根据权利要求1所述的一种爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析方法，其特征在于，所述的步骤(4)中的失效准则具体为：采用Johnson-Cook失效模型动态的损伤演化模型对舰船防护结构的失效损伤行为进行描述；损伤量D定义如下：式中：Δεp是等效塑性应变增量，εf是考虑了应变率、应力和温度变化的破坏应变，其表达式为：式中：D1到D5为材料参数，称为应力三轴度，其中p为静水压力，为等效应力；定义元件的功能函数为：式中：Z为元件的安全余量。3.根据权利要求1所述的一种爆炸载荷作用下舰船防护结构的系统可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体步骤为：(5.1)对步骤(1)中得到物理模型进行随机分析，安全余量的均值μZ和方差(5.2)计算元件的可靠性指标β(i)，公式为：1式中：β(i)是质点i的可靠性指标，μZ(i)是质点i的安全余量的均值，σZ(i)是质点i的安全余量的标准差；(5.3)计算其可靠度Pr(i)为：Pr(i)＝φ(β(i))；(5.4)元件失效概率Pf(i)为：Pf(i)＝1-Pr(i)＝1-φ(β(i...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫东，师亚琴，马敬鑫，路胜卓，许江涛，吴限德，张丰超，徐春龙，曹祝，徐兴，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23