本发明专利技术是一种水下接触爆炸载荷下舰船破口快速评估方法。本发明专利技术与水下爆炸载荷下船体结构毁伤评估技术领域相关，本发明专利技术基于现有水下接触爆炸载荷下平面加筋板架破口经验公式，计入船体不同位置曲面特征、加筋尺寸及数目、药量及爆距等因素的影响，通过量纲分析及数值仿真结果对现有破口经验公式进行修正，得到适用于整船的水下爆炸载荷下破口快速评估公式。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术与水下爆炸载荷下船体结构毁伤评估相关，是一种水下接触爆炸载荷下舰船破口快速评估方法。
技术介绍
1、现有水下爆炸载荷下结构破口经验公式存在以下局限：(1)仅适用药包外径与结构相切的情况，无法考虑爆距对破口的影响；(2)局限于简单的平面加筋板架，无法考虑船体曲面影响，因此无法推广至整船破口评估
2、在战时状态下，快速评估出水下爆炸载荷下舰船结构毁伤情况，具有极其重要的工程应用价值。本专利技术给出的水下爆炸载荷下舰船破口快速评估方法，该方法综合考虑了爆距及船体特征对结构破口尺寸的影响，并通过大型非线性有限元软件或结构及流体无网格方法得到相关的数据库，对现有平面加筋板架破口经验公式进行修正及推广，实现在水下爆炸载荷下对不同爆距下整船破口的快速评估，进而快速指导军事决策。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足，基于已有的水下爆炸载荷下平面加筋板架破口经验公式，计入爆距、横舱壁、舰船不同位置处曲面特征等因素对破口的影响，并通过大量数值仿真结果对已有的平面加筋板架破口经验公式进行修正及推广，最终得到适用于整船破口的评估。
2、本专利技术提供了一种水下接触爆炸载荷下舰船破口快速评估方法，并提供了以下技术方案：
3、一种水下接触爆炸载荷下舰船破口快速评估方法，该方法具体包含以下步骤：
4、步骤1：根据药包外径与结构相切时平面加筋板架破口经验公式，遴选出水下爆炸载荷下平面加筋板架破口评估表达式，并给出考虑爆距影响表达式；
<
p>5、步骤2：采用单一变量原则，依次改变药量w、板厚tp、爆距r、加强筋的厚度ts，并采用大型非线性有限元软件或结构及流体无网格方法对平面加筋板架结构毁伤特性进行数值仿真，得到平面加筋板架破口样本数据库；6、对平面加筋板架破口样本数据库进行数据处理，在此基础上对所得到考虑爆距影响的破口评估表达式进行修正，最终得到考虑爆距影响的平面加筋板架破口评估公式，实现在水下爆炸载荷下对不同爆距下平面加筋板架破口的评估；
7、步骤3：根据船体不同长度位置处曲率特征、爆点距船体横舱壁的位置因素对破口的影响，并结合所得到的考虑爆距影响的平面加筋板架破口评估公式，得到舰船不同特征结构，不同爆点位置的破口评估公式，实现在水下爆炸载荷下对整船破口的评估。
8、优选地，所述步骤1具体为：
9、现有药包外径与结构相切时，平面加筋板架破口经验公式：
10、
11、
12、考虑爆距影响的平面加筋板架破口评估公式表达式：
13、
14、其中，lp为平面加筋板架破口的等效半径，单位m；w为药包质量，单位kg；t为板壳及筋条等效厚度，单位mm；为横、纵加强筋等效刚度，单位m3；r为爆距，单位m；r为药包半径，单位m；a为与药包质量相关待修正参数；b为板壳及筋条等效厚度待修正参数；c为筋条等效刚度待修正参数；k为与爆距相关新引入待求参数，体现爆距对破口尺寸的影响。
15、优选地，所述步骤2具体为：
16、为得到各待求参数，采用单一变量原则，通过大型非线性有限元软件或结构及流体无网格方法对水下爆炸载荷下平面加筋板架结构毁伤特性进行数值仿真，依次改变药量w、板厚tp、加强筋的厚度ts、爆距r，得到平面加筋板架破口样本数据库；各变量下平面加筋板架破口样本数不小于20组，总样本数不少于100组；
17、对不同变量：药量w、板厚tp、爆距r、加强筋厚度ts下的破口尺寸进行无量纲处理，并将无量纲变量与该变量下破口等效半径lp进行非线性拟合得到计入爆距影响的平面加筋板架破口评估公式：
18、
19、优选地，无量纲化平面加筋板架破口时，根据平面加筋板架破口面积，计算出其圆形等效破口面积下破口的等效半径，在进行破口等效半径lp无量纲计算时，取接触爆炸时的破口等效半径r0为特征长度；对爆距进行无量纲处理时，取药包半径r为特征长度；等效板厚的计算公式为下式：
20、
21、其中，t0为外板的厚度，单位mm；t′为加强筋的等效板厚，单位mm；h为计入加强筋影响的等效板厚，单位mm；
22、对加强筋刚度进行无量纲化处理时，用加强筋相对刚度来表示其强度，其计算公式见下式：
23、
24、其中，iz和ih分别表示纵向加强筋、横向加强筋的惯性矩，单位为m3；bz和bh分别表示平面加筋板架纵向加强筋间的距离、横向加强筋间的距离，单位为m。
25、优选地，所述步骤3具体为：
26、步骤3.1：按照船体结构几何特征，沿船长方向将舰船划分为4种舱段结构，分别为船艏、船舯、机舱以及船艉，沿船宽方向划分为3种剖面结构，分别为舷侧、舭部与底部，共计12处破口评估位置；
27、步骤3.2：采用单一变量原则，通过大型非线性有限元软件或结构及流体无网格方法对舰船结构毁伤特性进行数值仿真，依次改变爆点位置即3种剖面结构、船体不同特征位置即4种舱段结构、爆点距横舱壁的相对位置xk以及爆距r，得到上述船体12处评估位置的破口样本数据库；各变量下舰船破口样本数不小于20组，总样本数不少于500组；
28、步骤3.3：对变量xk、r无量纲处理，并将无量纲变量与该变量下船体破口无量纲尺寸进行非线性拟合，得到无量纲变量与无量纲破口尺寸函数关系式；
29、步骤3.4：在所得到的平面加筋板架破口评估公式基础上，将爆点距横舱壁相对位置k1、舰船不同长度位置处曲率特征k2对破口的影响拟合成2个有关无量纲破口尺寸的函数式或常数项乘到步骤2所得到的平面加筋板架破口评估公式前，最终得到船体结构不同特征位置、不同爆点位置、不同爆距情况下破口的评估：
30、
31、其中，k1为爆点与船体横舱壁距离函数，体现了横舱壁对破口尺寸的限制；k2与船体结构特征相关常数；lk为爆点与横舱壁相对位置，为无量纲位置参数；k为与爆距相关的参数；
32、优选地，所述步骤3综合考虑了舰船沿长度方向、宽度方向的曲率特征对破口尺寸的影响，将舰船划分为12个破口评估区域，并基于大型非线性有限元软件或结构及流体无网格方法建立不同爆距、药包质量、爆点距船体横舱壁距离xk下整船破口尺寸的数据库。无量纲爆距时取药包半径r为特征长度；爆点与横舱壁相对位置无量纲位置参数lk通过下式表示：
33、
34、其中，xc为爆点与横舱壁之间的距离；lc为舱段长度；lk为无量纲距离。
35、优选地，依次改变爆距以及爆点与横舱壁的相对位置多次对其进行数值仿真，得到不同爆距以及爆点与横舱壁不同相对位置的破口样本数据库，计算不同爆距或者爆点与横舱壁不同相对位置时，样本总量应不少于20组。
36、一种水下爆炸载荷下舰船破口快速评估系统，所述系统包括：
37、评估模块，所述评估模块根据药包外径与结构相切时平面加筋板架破口经验公式，对现有破口经验公式进本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种水下接触爆炸载荷下舰船破口快速评估方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述步骤1具体为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤3具体为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：
8.一种水下爆炸载荷下舰船破口快速评估系统，其特征是：所述系统包括：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-7的方法。
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征是：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7的方法。
【技术特征摘要】
1.一种水下接触爆炸载荷下舰船破口快速评估方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述步骤1具体为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述步骤2具体为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述步骤3具体为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是：
【专利技术属性】
技术研发人员：任少飞，张国斐，张阿漫，王琪，赵鹏铎，薛冰，张梁，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。