船体板在脉冲载荷下的饱和冲量研究

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目前的船舶规范中,通常仅以最大载荷和脉冲的总冲量来进行脉冲载荷下的船体板设计。但是“饱和冲量”的研究表明,总冲量中其实只有达到饱和前的那一部分冲量对最终的大变形有影响,由此在各种情形下确定“饱和冲量”,预测船板大变形就更合理,更准确。本文通过发展船体板在脉冲载荷下的塑性动力响应问题的刚塑性理论分析法和弹塑性数值方法,研究饱和冲量现象及其物理机理。主要内容如下:  (1)船体板在脉冲载荷下的动力响应的刚塑性、弹塑性分析方法。通过对实际材料特性的简化,刚塑性分析方法能得到较为简单的解析解或半解析解,彰显出明确的力学特性和物理意义。但计及实际材料的复杂特性时,需要采用弹塑性分析方法,例如运用有限元软件的数值模拟方法。本论文通过对比理论分析方法和弹塑性方法,综合两类方法对实际问题进行分析,从而充分发挥二者的长处。  (2)边界条件、脉冲形状、塑性移行铰线对船体板饱和冲量现象的影响。本论文建立具有7种不同边界条件、受到5种不同形状的脉冲载荷作用的船体板物理模型,研究边界条件、脉冲形状和塑性移行铰线对船体板饱和冲量的影响,并探索其造成影响的物理机理。  (3)将各种形状的脉冲载荷转化为等效矩形脉冲载荷的方法。基于饱和冲量现象,提出一种将形状复杂的脉冲转换为等效的矩形脉冲的方法,并通过刚塑性理论方法和弹塑性仿真方法检验等效效果,同时与目前工业界广泛使用的经验等效方法相对比,揭示等效方法的物理机理。  (4)基于饱和冲量现象的船体板在脉冲载荷作用下的拉伸失效P-I图。根据爆炸载荷经验公式和开展的平板砰击实验,将工况和结构响应联系起来,绘制可用于船体板抗冲击设计的拉伸失效P-I图。
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