一种获取水下爆炸下舰船的损伤模式分布图谱的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种获取水下爆炸下舰船的损伤模式分布图谱的方法及系统，其通过获取用于表征水下爆炸产生冲击波强度和气泡脉动强度的第一冲击因子，获取用于表征气泡脉动与船体结构的耦合效应的第二冲击因子，利用第一冲击因子和第二冲击因子获取用于描述水下爆炸强度的第三冲击因子；利用舰船的型高、型宽、板厚和惯性矩之间的映射关系，获取用于表征舰船结构强度的强度因子；获取第三冲击因子和强度因子的若干取值组合下舰船所对应的损伤模式，以构建用于进行水下爆炸下舰船的损伤模式预测的分布图谱，通过合理表征水下爆炸强度和舰船结构强度的函数变量，建立了水下爆炸作用下舰船整体损伤模式的快速判定方法，实现通过该两种参数就能唯一确定舰船船体梁整体损伤。两种参数就能唯一确定舰船船体梁整体损伤。两种参数就能唯一确定舰船船体梁整体损伤。

【技术实现步骤摘要】
[0031]冲击因子C2的缺陷在于忽略了冲击波的球面特征，显然越是近场就越需考虑冲击波的球 状特征，因而C2就越不适应描述水下爆炸载荷。由前述分析得知：只有当保持不变时， E
s
保持不变。鉴于此，对C2进行修正，定义一种新型冲击因子C3描述水下爆炸球面冲击波载 荷。
[0032][0033]式中，(圆柱壳结构)；(船体梁结构，B 为型宽)，修正因子K
m
的物理意义是考虑球面波效应。
[0034]另外仿真过程中通常使用舰船典型横剖面惯性矩I来表征其总体抗弯能力，但由于其形 式过于简单，无法反映截面高度、宽度、板厚等其他结构尺度参数的影响。另外，对于缩比 模型和实际舰船模型而言，两者的截面惯性矩存在数量级的差别，不利于在同一个尺度坐标 上表征。然而，由于但各种模式的发生条件尚未界定，现有研究对于水下爆炸强度和舰船整 体损伤模式之间的关系仍未厘清，缺少合理表征爆炸强度参数、结构强度参数的函数变量， 并且尚未建立此类参数与舰船整体损伤模式之间的关系，缺乏快速预报水下爆炸下舰船整体 损伤模式的方法。

技术实现思路

[0035]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种获取水下爆炸下舰船的损伤模 式分布图谱的方法及系统，通过合理表征水下爆炸强度和舰船结构强度的函数变量，建立了 水下爆炸作用下舰船整体损伤模式的快速判定方法，实现通过该两种参数就能唯一确定舰船 船体梁整体损伤。
[0036]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种获取水下爆炸下舰船的损伤模式 分布图谱的方法，该方法包括：
[0037]获取用于表征水下爆炸产生冲击波强度和气泡脉动强度的第一冲击因子，获取用于表征 气泡脉动与船体结构的耦合效应的第二冲击因子，利用第一冲击因子和第二冲击因子获取用 于描述水下爆炸强度的第三冲击因子；
[0038]利用舰船的型高、型宽、板厚和惯性矩之间的映射关系，获取用于表征舰船结构强度的 强度因子；
[0039]获取第三冲击因子和强度因子的若干取值组合下舰船所对应的损伤模式，以构建用于进 行水下爆炸下舰船的损伤模式预测的分布图谱。
[0040]作为本专利技术的进一步改进，第一冲击因子f
e
具体为：
[0041][0042]其中，C2为基于平面波假设和结构遮挡的冲击波能量相等下获取得到的冲击波强度，γ为 用于表征气泡脉动强度的爆径比参数，W为药包质量，R为爆心与舰船的最短距离，R
max
为 气泡最大半径，D为爆炸深度，D0为大气压力水头高度。
[0043]作为本专利技术的进一步改进，第二冲击因子f
ζ
具体为：
[0044][0045]其中，表示船体梁一阶湿模态频率F
S
与气泡第一次脉动频率F
b
之比。
[0046]作为本专利技术的进一步改进，强度因子S具体为：
[0047][0048]其中，I为舰船船体梁典型截面惯性矩；B为船体梁型宽；H为船体梁型高；t为板厚。
[0049]作为本专利技术的进一步改进，利用第一冲击因子和第二冲击因子获取用于描述水下爆炸强 度的第三冲击因子具体为：
[0050]C4＝
‑
λf
e
log
10
f
ζ
[0051]其中，C4为第三冲击因子，f
e
为所第一冲击因子，f
ζ
为第二冲击因子，λ为用于船体梁模 型计算的缩比尺度。
[0052]作为本专利技术的进一步改进，舰船所对应的损伤模式包括：
[0053]整体中拱、底部“瘦马”失效、塌底破坏、右舷塌底破坏、左舷舷侧“瘦马”失效、局 部底凹变形、整体中垂损伤、整体鞭状响应、整体弹性响应、鞭状响应和整体弹性中的一种 或多种。
[0054]为实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种获取水下爆炸下舰船的损伤模 式分布图谱的系统，该系统包括：
[0055]冲击因子获取模块，用于获取表征水下爆炸产生冲击波强度和气泡脉动强度的第一冲击 因子，获取用于表征气泡脉动与船体结构的耦合效应的第二冲击因子，利用第一冲击因子和 第二冲击因子获取用于描述水下爆炸强度的第三冲击因子；
[0056]强度因子获取模块，用于利用舰船的型高、型宽、板厚和惯性矩之间的映射关系，获取 用于表征舰船结构强度的强度因子；
[0057]分布图谱获取模块，用于获取第三冲击因子和强度因子的若干取值组合下舰船所对应的 损伤模式，以构建用于进行水下爆炸下舰船的损伤模式预测的分布图谱。
[0058]为实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种终端设备，包括至少一个处理 单元、以及至少一个存储单元，其中，存储单元存储有计算机程序，当该计算机程序被处理 单元执行时，使得该处理单元执行上述方法的步骤。
[0059]为实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读介质其存储有可由 终端设备执行的计算机程序，当该程序在终端设备上运行时，使得该终端设备执行上述方法 的步骤。
[0060]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0061]本专利技术的一种获取水下爆炸下舰船的损伤模式分布图谱的方法及系统，其通过获取用于 表征水下爆炸产生冲击波强度和气泡脉动强度的第一冲击因子，获取用于表征气泡脉动与船 体结构的耦合效应的第二冲击因子，利用第一冲击因子和第二冲击因子获取用于描述水下爆 炸强度的第三冲击因子；利用舰船的型高、型宽、板厚和惯性矩之间的映射关系，获取用于 表征舰船结构强度的强度因子；获取第三冲击因子和强度因子的若干取
值组合下舰船所对应 的损伤模式，以构建用于进行水下爆炸下舰船的损伤模式预测的分布图谱，通过合理表征水 下爆炸强度和舰船结构强度的函数变量，建立了水下爆炸作用下舰船整体损伤模式的快速判 定方法，实现通过该两种参数就能唯一确定舰船船体梁整体损伤。
[0062]本专利技术的一种获取水下爆炸下舰船的损伤模式分布图谱的方法及系统，其通过表征水下 爆炸产生冲击波强度和气泡脉动强度的第一冲击因子，和表征气泡脉动与船体结构的耦合效 应的第二冲击因子，构建得到的第三冲击因子来表征舰船或船体梁的整体损伤，其区域分隔 比较明显，损伤模式交叠现象不突出，有利于对不同爆炸工况下舰船/船体梁整体损伤模式 的快速判断。
附图说明
[0063]图1为本专利技术技术方案的一种获取水下爆炸下舰船的损伤模式分布图谱的方法的示意图；
[0064]图2为本专利技术实施例的水下爆炸点的分布示意图；
[0065]图3为本专利技术实施例的各计算爆点横向爆距位置的分布示意图；
[0066]图4为本专利技术技术方案的某型护卫舰截面形状的示意图；
[0067]图5为现有技术方案的计算结果得到的分布图谱的示意图之一；
[0068]图6为现有技术方案的计算结果得到的分布图谱的示意图之一；
[0069]图7为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取水下爆炸下舰船的损伤模式分布图谱的方法，其特征在于，所述方法包括：获取用于表征水下爆炸产生冲击波强度和气泡脉动强度的第一冲击因子，获取用于表征气泡脉动与船体结构的耦合效应的第二冲击因子，利用第一冲击因子和第二冲击因子获取用于描述水下爆炸强度的第三冲击因子；利用舰船的型高、型宽、板厚和惯性矩之间的映射关系，获取用于表征舰船结构强度的强度因子；获取第三冲击因子和强度因子的若干取值组合下舰船所对应的损伤模式，以构建用于进行水下爆炸下舰船的损伤模式预测的分布图谱。2.根据权利要求1所述的一种水下爆炸下舰船损伤模拟方法，其中，所述第一冲击因子f
e
具体为：其中，C2为基于平面波假设和结构遮挡的冲击波能量相等下获取得到的冲击波强度，γ为用于表征气泡脉动强度的爆径比参数，W为药包质量，R为爆心与舰船的最短距离，R
max
为气泡最大半径，D为爆炸深度，D0为大气压力水头高度。3.根据权利要求1所述的一种水下爆炸下舰船损伤模拟方法，其中，所述第二冲击因子f
ζ
具体为：其中，表示船体梁一阶湿模态频率F
S
与气泡第一次脉动频率F
b
之比。4.根据权利要求1所述的一种水下爆炸下舰船损伤模拟方法，其中，所述强度因子S具体为：其中，I为舰船船体梁典型截面惯性矩；B为船体梁型宽；H为船体梁型高；t为板厚。5.根据权利要求1所述的一种水下爆炸下舰船损伤模拟方法，其中，所述利用第一冲击因子和第二冲击因子获取用于描述水下爆炸强度的第三冲击因子具体为：C4＝
‑
λf
e

【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，张弛，郑欣颖，梅志远，白雪飞，陈国涛，李华东，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：