[發明專利]一種船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法

在審

• 申請號: 201711009815.6
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107808046A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 周博;伍友軍;王曉宇;劉見華;葉帆
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業集團公司第七0八研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 俞滌炯

技術領域

本發明涉及船舶結構工程的技術領域，尤其涉及一種沖擊動彎矩確定方法。

背景技術

對于艦船，其生命力水平的評估是首先需要考慮和解決的問題，特別是水下非接觸爆炸，大量文獻表明水下非接觸爆炸所產生的沖擊波載荷與氣泡脈動載荷將會對艦船造成總體破壞，而艦船強度作為多年來水面艦船生命力技術中的重要考核指標，特別是船體總縱強度，在保證船舶結構的安全性上是最基本和最重要的強度。

水下非接觸爆炸對艦船的作用主要包括沖擊波載荷和氣泡脈動載荷，沖擊波載荷峰值大但作用脈寬極小，會對結構產生局部破壞；氣泡脈動載荷峰值相對較低但作用脈寬大，當脈動頻率與艦船固有頻率接近時，此時由水下爆炸激起的沖擊動彎矩會對艦船產生總體破壞。因此，對處于水面艦船而言，在校核其總縱強度時，其外力的計算不但要考慮傳統校核方法中的波浪彎矩和靜水彎矩，還要計及水下武器爆炸沖擊波載荷及氣泡脈動載荷所引起的沖擊動彎矩。

目前，國內外規范就大尺度艦船針對爆炸沖擊彎矩未給出具體要求，而作為水面艦船必須具有抵御一定程度的爆炸攻擊而不發生毀滅性的總縱強度破壞的能力，才能保障作戰使命的順利完成，所以如何給出爆炸沖擊動彎矩至關重要。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法。

一種船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法，其中，包括：

步驟S1：根據船體各站剖面的慣性矩將所述船體簡化為一船體梁模型，并將所述船體的重量以及所述船體的附連水質量等效至所述船體梁模型上；

步驟S2：以自由場中的壓力載荷為基礎，利用所述船體的外殼的各單元的幾何坐標求出作用在所述外殼的每站上的激勵力，作為所述船體梁模型計算的輸入載荷；

步驟S3：根據所述船體的水線面計算出所述船體因吃水改變產生的浮力，并將所述浮力簡化為彈簧模型，模擬船體浮態帶來的影響；

步驟S4：將所述輸入載荷和所述彈簧模型加載至所述船體梁模型，得到船體梁數值模型；

步驟S5：利用有限元軟件求出所述船體梁數值模型在所述輸入載荷的作用下的加速度及位移響應；

步驟S6：根據達朗貝爾原理，綜合考慮所述船體的激勵力、慣性力以及彈簧力的作用，求解出各校核剖面的沖擊動彎矩。

上述的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法，其中，在所述步驟S6中，所述沖擊動彎矩的計算公式為：

其中，M_de為所述沖擊動彎矩；

i＝1表示從第一個站號開始累計對校核剖面產生的沖擊動彎矩；

n＝5,10,14表示對校核剖面彎矩累計的截止站號；

P為各站號的激勵力載荷輸入項；

a為船體各站的加速度項；

k為各站因吃水改變產生的浮力變化項；

l為各站距計算剖面的力臂；

x為吃水變化項。

上述的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法，其中，所述浮力變化項與所述彈簧模型的剛度相對應。

上述的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法，其中，所述吃水變化項與所述彈簧模型的變形相對應。

上述的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法，其中，在所述步驟S1中，根據全船重量分布曲線，計算出各站船體的重量，并與各站船體的所述附連水質量相疊加，以質量點的形式等效至所述船體梁模型上。

上述的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法，其中，在所述步驟S2中，根據與入射波的幾何關系并計及流固耦合作用，計算出所述船體的外殼的各單元所受的垂向激勵力。

上述的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法，其中，在所述步驟S2中，對各站內的每一單元所受的垂向激勵力進行積分，得到整個站內所述外殼遭受的垂向激勵力的時歷曲線，作為所述船體梁模型計算的輸入載荷。

本發明由于采用了上述技術，使之與現有技術相比具有的積極效果是：

(1)本發明提出了一種船體梁爆炸沖擊動彎矩的確定方法。

(2)本發明為大型水面艦船計算爆炸沖擊動彎矩提供了可靠的技術支持。

附圖說明

圖1是本發明的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法的計算原理示意圖。

圖2是本發明的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法的流程圖。

圖3是本發明的船體梁爆炸沖擊動彎矩確定方法的有限元模型圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。