第1章 绪论 1
1.1 舰船结构毁伤力学的基本内涵 1
1.2 舰船结构毁伤力学的主要研究内容 1
1.2.1 战争环境毁伤载荷研究 2
1.2.2 舰体结构毁伤响应计算方法和抗毁伤防护设计方法研究 2
1.2.3 舰体结构抗毁伤能力评价方法和评价衡准研究 3
1.3 舰船结构毁伤力学的主要研究方法 4
1.3.1 理论研究方法 5
1.3.2 实验研究方法 6
1.3.3 数值计算方法 8
第2章 毁伤载荷及其计算方法 10
2.1 对舰攻击武器及其破坏威力 10
2.1.1 对舰攻击武器种类和破坏特点 10
2.1.2 导弹战斗部对舰攻击破坏威力 15
2.1.3 鱼雷、水雷战斗部对舰攻击破坏威力 21
2.2 舰船结构毁伤载荷的类型及计算方法 23
2.2.1 舰船结构毁伤载荷的主要类型 23
2.2.2 空中爆炸冲击波载荷计算 24
2.2.3 水中爆炸冲击波载荷计算 26
2.2.4 水中爆炸气泡的产生与特征参数的计算 29
2.3 对舰攻击武器威力表征方法和舰船结构抗毁伤设计载荷 31
2.3.1 对舰攻击武器威力表征方法 31
2.3.2 舰船结构抗毁伤能力的设计载荷 32
第3章 舰船结构抗毁伤能力的评价方法 37
3.1 概述 37
3.2 舰船结构毁伤形式和抗毁伤能力表征参数 37
3.2.1 舰船结构典型目标类型的划分 38
3.2.2 舰船结构毁伤形式的分类 38
3.2.3 舰船结构抗毁伤能力的表征参数 39
3.3 舰船结构抗毁伤能力的表征方法和评价衡准 42
3.3.1 舰船结构抗毁伤结构完好性等级划分 42
3.3.2 舰船结构抗毁伤能力表征参数阈值及其完好性等级 43
第4章 船体材料及典型结构在爆炸载荷作用下的动态特性 48
4.1 常用船体结构钢材料的动态屈服特性 48
4.1.1 船用钢动态屈服性能的压缩试验 49
4.1.2 船用钢动态性能的拉伸试验 51
4.1.3 921钢材料动态模型数据拟合 53
4.2 潜艇典型结构在爆炸载荷作用下的动态断裂极限应变 55
4.2.1 试验研究方案 56
4.2.2 极限应变分析 58
4.2.3 开裂判据的确定 59
4.3 水面舰艇典型结构在水下爆炸作用下的动态断裂极限应变 61
4.3.1 模型设计与试验实施 61
4.3.2 模型试验结果 62
4.3.3 极限应变分析 64
第5章 舰船局部结构毁伤强度计算方法 66
5.1 爆炸载荷作用下固支方板的应变场及破坏分析 66
5.1.1 试验设计 66
5.1.2 试验现象 67
5.1.3 应变场的推导 67
5.1.4 试验验证 70
5.1.5 破裂分析及破裂临界压力 71
5.1.6 小结 73
5.2 刚塑性板在柱状炸药接触爆炸载荷作用下的花瓣开裂研究 74
5.2.1 系统能量分析 75
5.2.2 花瓣旋转半径和裂瓣数 78
5.2.3 弯矩扩大因子 79
5.2.4 接触爆炸破口确定 80
5.2.5 算例 81
5.3 空中非接触爆炸载荷作用下舰船板架的塑性动力响应 82
5.3.1 计算模型和基本假设 82
5.3.2 板架塑性变形能计算 83
5.3.3 板架塑性极限弯矩M0及极限中面力N0 84
5.3.4 板架初始动能计算 85
5.3.5 求解板架挠度 85
5.3.6 算例 85
5.3.7 小结 87
5.4 空中接触爆炸作用下船体板架塑性动力响应及破口研究 87
5.4.1 计算模型与假设 88
5.4.2 板架破口计算 88
5.4.3 对若干问题的讨论 91
5.4.4 算例 93
5.4.5 小结 95
5.5 船体板架在水下接触爆炸作用下的破口试验研究 95
5.5.1 试验研究方案 96
5.5.2 加强筋对破口长度的影响分析 96
5.5.3 修正后的破口估算公式的验证 98
5.5.4 小结 99
第6章 水下爆炸作用下舰船结构总强度计算方法 100
6.1 概述 100
6.2 近场水下爆炸冲击波作用下船体梁毁伤研究 102
6.2.1 理论计算模型 102
6.2.2 动力平衡方程的推导 104
6.2.3 塑性运动过程的数值计算及结果分析 110
6.2.4 试验验证 111
6.3 水中爆炸气泡作用下舰体结构鞭状运动试验现象与理论分析 115
6.3.1 爆炸气泡作用下舰体结构鞭状运动的试验现象 115
6.3.2 爆炸气泡作用下舰体结构鞭状运动理论计算方法 123
6.3.3 爆炸气泡作用下舰体结构鞭状运动数值计算 129
6.4 近距爆炸冲击波和气泡联合作用下水面舰艇总强度计算方法 133
6.4.1 概述 133
6.4.2 冲击波作用下船体梁冲击振动弯矩计算方法 133
6.4.3 近距气泡作用下船体梁动弯矩计算方法 136
6.4.4 近距爆炸冲击波和气泡联合作用下舰船极限强度计算 139
6.4.5 算例 140
6.5 近距爆炸冲击波和气泡联合作用下舰船整体毁伤试验研究 145
6.5.1 试验目的 145
6.5.2 船体梁模型设计 146
6.5.3 试验设计 147
6.5.4 试验实施 147
6.5.5 试验结果及分析 148
6.5.6 小结 161
6.6 水面舰艇舰体结构破损剩余强度 162
6.6.1 概述 162
6.6.2 外载荷计算 163
6.6.3 非对称剖面要素计算及总纵弯曲应力计算 166
6.6.4 板的失稳折减及有初挠度骨架梁相当面积折减方法 171
6.6.5 破损后舰体总纵弯曲的弹性极限弯矩计算 175
6.6.6 算例 177
第7章 舰艇结构水下爆炸响应数值计算方法 179
7.1 概述 179
7.1.1 运动现象的数学描述 179
7.1.2 流固耦合算法种类 180
7.1.3 MSC.Dytran流固耦合计算功能 180
7.2 水平弹塑性边界下水下爆炸气泡动态特性的数值仿真研究 182
7.2.1 势流及气泡基本理论 183
7.2.2 离散方程及耦合算法 184
7.2.3 数值模拟 184
7.2.4 结果及分析 185
7.2.5 小结 189
7.3 舰艇在远场水下爆炸载荷作用下动态响应的数值计算方法研究 190
7.3.1 计算方法 191
7.3.2 算例 192
7.3.3 小结 197
7.4 水下爆炸冲击波作用下自由环肋圆柱壳动态响应的数值仿真 198
7.4.1 一般耦合算法 198
7.4.2 有限元模型 198
7.4.3 计算结果及分析 199
7.4.4 小结 202
7.5 潜艇艇体结构在水下爆炸冲击载荷作用下损伤研究 203
7.5.1 有限元建模 204
7.5.2 艇用钢材料动态性能的试验确定 205
7.5.3 结构开裂判据的试验确定 206
7.5.4 加载方式 206
7.5.5 计算结果及分析 206
7.5.6 小结 209
7.6 水下爆炸载荷作用下受损加肋圆柱壳的剩余屈曲强度计算 211
7.6.1 简述 211
7.6.2 结构模型与计算模型 212
7.6.3 计算过程及结果 213
7.6.4 结果分析 215
7.6.5 小结 216
第8章 舰船结构毁伤中穿甲问题的分析方法 217
8.1 引言 217
8.2 低速锥头弹对薄板穿孔的破坏模式研究 218
8.2.1 薄板穿甲的一般计算方法 218
8.2.2 隆起—剪切破坏模式的薄板穿甲变形功计算方法 219
8.2.3 碟形弯曲—花瓣开裂破坏模式的薄板穿甲变形功计算方法 220
8.2.4 薄板穿甲公式的试验验证 221
8.3 高速破片穿透船用钢剩余特性研究 224
8.3.1 高速破片穿透船体钢的穿甲力学分析 224
8.3.2 船体钢高速破片穿透试验研究 229
8.3.3 算例 235
8.3.4 小结 235
8.4 FRC层合板抗弹机理研究 236
8.4.1 FRC层合板抗弹道侵彻常用经验公式 236
8.4.2 FRC层合板的抗弹理论分析模型 239
8.4.3 两阶段分析模型 240
8.4.4 算例及结果分析 246
8.4.5 小结 248
8.5 有限元数值分析技术在FRC弹道冲击上的运用与发展 249
8.5.1 有限元数值分析技术在FRC弹道冲击研究领域的现状与发展 250
8.5.2 高速冲击下FRC层合板受力特征的数值分析 252
第9章 现代舰船防护结构设计 261
9.1 舰船防护结构的发展 261
9.1.1 水上防护结构的发展 261
9.1.2 水下防护结构的发展 265
9.1.3 舰用装甲材料的发展 266
9.2 水上防护结构设计 269
9.2.1 舰船装甲防护结构形式 269
9.2.2 装甲防护结构设计方法 271
9.2.3 抗动能穿甲装甲防护结构设计 271
9.2.4 舰用复合装甲防护结构设计 273
9.2.5 抗爆加筋板结构设计 282
9.3 水下舷侧防雷舱结构设计与评估 289
9.3.1 防雷舱结构初步设计 289
9.3.2 防雷舱结构能量法和模型试验法评估 296
9.3.3 防雷舱结构抗爆能力数值仿真评估 305
参考文献 311