第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 水下爆炸研究进展 2
1.2.1 水下爆炸冲击波 2
1.2.2 气泡运动规律及效应 4
1.3 爆炸容器研究进展 5
1.3.1 爆炸容器概况 5
1.3.2 壳体动力响应 6
1.3.3 应变增长现象 8
1.3.4 尺寸效应 9
1.4 水介质爆炸容器研究进展 11
1.5 水介质爆炸容器研究存在的主要问题 14
参考文献 14
第2章 水下爆炸基础理论 24
2.1 水下爆炸现象 24
2.2 水下爆炸冲击波 24
2.2.1 冲击波的初始参数 26
2.2.2 冲击波基本方程 26
2.2.3 冲击波的计算 27
2.2.4 冲击波的传播理论 29
2.3 水下爆炸气泡脉动 32
2.3.1 气泡脉动基本现象 32
2.3.2 气泡脉动半径经验公式 34
2.3.3 二次压力波经验公式 35
参考文献 35
第3章 爆炸容器动力学 37
3.1 爆炸容器内部载荷 37
3.1.1 瞬态载荷 38
3.1.2 爆炸准静态气压 40
3.2 爆炸容器动力响应 41
3.2.1 爆炸容器应力分析 42
3.2.2 爆炸容器弹性动力响应 45
3.2.3 爆炸容器塑性动力响应 46
3.3 爆炸容器设计方法 47
3.3.1 美国ASME设计方法 47
3.3.2 英国AWE设计方法 48
3.3.3 动力系数法 49
3.3.4 解析法 51
3.3.5 有限元法 52
3.4 爆炸容器失效机制 53
3.4.1 塑性拉伸失稳失效机制 53
3.4.2 延性撕裂失效机制 56
3.4.3 绝热剪切失效机制 56
参考文献 57
第4章 水介质爆炸容器相似性理论 62
4.1 相似理论 62
4.1.1 基本相似量 62
4.1.2 相似理论基本定理 63
4.1.3 量纲分析法 66
4.2 水下爆炸冲击波相似律 67
4.3 水下爆炸气泡脉动相似律 71
4.4 水介质爆炸容器结构相似律 74
4.4.1 结构动力学模型的相似条件 74
4.4.2 水介质爆炸容器的完全几何相似准则 76
参考文献 78
第5章 水介质爆炸容器强度分析与壁厚优化设计 80
5.1 爆炸容器设计准则 80
5.2 水介质爆炸容器内部载荷 81
5.3 强度计算公式推导 82
5.4 基于能量吸收法的水介质爆炸容器壁厚设计 83
5.5 水介质爆炸容器壁厚设计工程应用 85
5.5.1 设计要求 85
5.5.2 容器壁主体材料 85
5.5.3 内部载荷计算 86
5.5.4 常规方法计算容器壁厚 87
5.5.5 基于能量吸收法的壁厚优化设计 87
参考文献 88
第6章 水介质爆炸容器动力响应实验研究 89
6.1 实验方案 89
6.1.1 总体方案设计 89
6.1.2 测试系统组成 90
6.1.3 测试仪器及其性能指标 91
6.1.4 系统标定 93
6.1.5 测点布局 94
6.2 实验装药与仪器安装 94
6.2.1 实验装药与起爆 94
6.2.2 冲击波压力传感器的安装 95
6.2.3 应变计的粘贴 95
6.2.4 加速度传感器的安装 95
6.2.5 高速摄影仪测点选定 96
6.3 主要实验结果与分析 96
6.3.1 内壁超压测试的主要结果及分析 96
6.3.2 加速度测试的主要结果及分析 100
6.3.3 外壁应变测试的主要结果及分析 103
6.3.4 冲击波压力测试的主要结果及分析 106
6.3.5 气泡脉动高速摄影的主要结果及分析 113
6.4 水介质爆炸容器动力响应实验结论 116
参考文献 117
第7章 水介质爆炸容器振动特性及动力响应分析 118
7.1 水介质爆炸容器模态分析 118
7.1.1 水介质爆炸容器的实测频谱特征 118
7.1.2 爆炸容器振动特性的有限元模态分析 121
7.1.3 结果分析 123
7.2 水介质爆炸容器动力响应的有限元计算 124
7.2.1 计算模型 124
7.2.2 材料模型及状态方程 124
7.2.3 计算结果 125
7.2.4 结果分析 132
7.3 水介质爆炸容器振动特性及动力响应数值模拟结论 132
参考文献 133
第8章 水介质爆炸容器结构可靠性分析 134
8.1 结构可靠性基本概念 134
8.2 结构可靠性指标计算方法 135
8.2.1 一次二阶矩法 135
8.2.2 改进一次二阶矩法 137
8.2.3 二次二阶矩法 138
8.2.4 蒙特卡罗法 140
8.3 基于一次二阶矩法的实际爆炸容器可靠性分析 141
8.3.1 应力－强度干涉模型 141
8.3.2 可靠性分析 142
8.4 基于蒙特卡罗法的实际爆炸容器可靠性分析 143
8.4.1 计算参数 143
8.4.2 分析过程 143
8.4.3 分析结果 146
8.5 可靠性分析对比 146
参考文献 147
第9章 水介质爆炸容器结构优化设计及应用 148
9.1 模拟深水环境爆炸容器设计要求 148
9.2 模拟深水环境爆炸容器总体结构 148
9.3 主体结构设计 149
9.3.1 主体材料 149
9.3.2 内压圆筒 150
9.3.3 标准椭圆封头 150
9.4 法兰结构设计 150
9.4.1 人孔法兰 150
9.4.2 光学窗口安装法兰 151
9.4.3 主要接口连接法兰 152
9.5 底座设计 156
9.6 辅助与控制系统设计 157
9.7 模拟深水环境爆炸容器工程应用 157