[發(fā)明專利]一種爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710385177.1
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107256296B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳衛(wèi)東;師亞琴;馬敬鑫;路勝卓;許江濤;吳限德;張豐超;徐春龍;曹祝;徐興
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14
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本發(fā)明公開了一種爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析方法。包括如下步驟：建立艦船防護結(jié)構(gòu)的物理模型并根據(jù)其結(jié)構(gòu)的動力學(xué)行為特征及幾何特征確定隨機變量；將得到的的物理模型和隨機場進行離散；將得到的離散質(zhì)點視為元件，根據(jù)失效準則確定元件的功能函數(shù)；采用隨機物質(zhì)點法對得到物理模型進行隨機分析，并計元件的可靠度和失效概率；根據(jù)單層防護板的失效準則，確定單層板系統(tǒng)的可靠性模型，并計算各種失效模式的可靠性指標；使用PNET概率網(wǎng)絡(luò)估算法計算單層板的失效概率；根據(jù)防護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的失效準則確定艦船防護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效的可靠性模型；計算艦船防護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效概率，完成爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析方法。

背景技術(shù)

對于艦船的船體結(jié)構(gòu)來說，由于其所處工作的環(huán)境惡劣，而且破壞后可能引起災(zāi)難性的后果，所以艦船船體的結(jié)構(gòu)可靠性問題越來越受到有關(guān)人士的重視，且隨著可靠性分析方法在航空、航天以及土木工程方面的發(fā)展，船舶行業(yè)逐漸認識到用可靠性方法研究船體結(jié)構(gòu)可靠性問題的必要性。船體受到爆炸作用，直接影響船體總縱強度和局部強度。目前各國海軍對艦船在極端情況下的強度要求越來越高。現(xiàn)行設(shè)計和研究船體總強度時一般只計入包括靜水彎矩、波浪、砰擊等在內(nèi)的外載荷，并沒有包括爆炸載荷，所以對艦船防護結(jié)構(gòu)進行在爆炸載荷作用下的可靠性分析具有重要意義。

艦船防護結(jié)構(gòu)是艦船防護系統(tǒng)的最后一道防線。艦船承受爆炸載荷是艦船防護結(jié)構(gòu)在很短時間內(nèi)在巨大沖擊載荷作用下的一種復(fù)雜的非線性動態(tài)響應(yīng)過程，屬于大變形、強非線性材料非線性、幾何非線性、運動非線性問題，同時還涉及到水下爆炸沖擊波和艦船結(jié)構(gòu)相互藕合作用的問題。所以，傳統(tǒng)的數(shù)值計算方法在研究爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)問題時遇到困難，而物質(zhì)點法具有不存在網(wǎng)格畸變，控制方程中無對流項等優(yōu)勢，這使其成為分析爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)問題的有效方法。因此，在物質(zhì)點方法的基礎(chǔ)上建立一種適合研究爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析方法尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析方法。它能夠克服傳統(tǒng)數(shù)值計算方法在研究爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)問題的缺陷，對爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)進行更有效、更準確的系統(tǒng)可靠性分析。

為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性分析方法，包括如下步驟：

具體包括如下步驟：

(1)根據(jù)艦船防護結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征建立艦船防護結(jié)構(gòu)的物理模型；

(2)根據(jù)艦船防護結(jié)構(gòu)的動力學(xué)行為特征及幾何特征確定隨機變量；

(3)將步驟(1)中得到的的物理模型和步驟(2)中得到的相應(yīng)的隨機場進行離散；

(4)將步驟(3)中得到的離散質(zhì)點視為元件，根據(jù)失效準則確定元件的功能函數(shù)；

(5)采用隨機物質(zhì)點法對步驟(1)中得到物理模型進行隨機分析，并根據(jù)一次二階矩方法計算步驟(4)中得到的元件的可靠度和失效概率；

(6)根據(jù)單層防護板的失效準則，確定單層板系統(tǒng)的可靠性模型，并計算各種失效模式的可靠性指標；

(7)使用PNET概率網(wǎng)絡(luò)估算法計算單層板的失效概率；

(8)根據(jù)防護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的失效準則確定艦船防護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效的可靠性模型；

(9)計算艦船防護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效概率，完成爆炸載荷作用下艦船防護結(jié)構(gòu)的可靠性分析。

所述的步驟(4)中的失效準則具體為：

采用Johnson-Cook失效模型動態(tài)的損傷演化模型對艦船防護結(jié)構(gòu)的失效損傷行為進行描述；