一、低速冲击载荷下加筋板弹塑动力响应分析（论文文献综述）
余同希,朱凌,许骏[1]（2021）在《结构冲击动力学进展（2010-2020）》文中研究说明本文综述结构冲击动力学的国内外研究进展,在时间区间上聚焦于2010—2020这十来年发表的文献,同时提及在此之前的奠基性工作。在内容上,首先着眼于结构冲击动力学的基本科学问题,如概念、模型和工具,它们源于和用于结构在爆炸与冲击下的塑性动力响应、失效和重复受载等;也介绍典型薄壁结构件的动力行为,以及运动的物体和结构物对固壁的撞击和反弹。注意到近十多年来由于轻质材料（如多胞材料、3D打印的超材料等）和以它们为芯层的轻质结构的大量涌现,以及对生物材料和仿生结构的极大兴趣,对这些材料和结构的冲击动力学行为的研究构成了本文的后半部分。最后指出,在多尺度框架下以更全面的视角研究材料-结构-性能的内在规律,已成为推动冲击动力学继续发展的一个强大的新趋势。
韩广威[2]（2020）在《冲击载荷作用下加筋板的非线性动力响应》文中研究表明冲击载荷对船用加筋板动力响应的影响是近年来的热点问题。在海洋中航行的舰船,会遇到各种各样复杂、危险的海况;作为船体结构的基本构件,研究加筋板的动力响应显得十分重要。加筋板结构自身具备很多优点,很多学者在很久之前对加筋板就开始了研究,但是加筋板结构包含的影响参数非常多,冲击载荷又有很多的影响因素,因此,分析冲击载荷对加筋板的影响情况十分复杂。本文是在前人研究的基础上,通过建立适当的加筋板模型,运用数值分析方法,对冲击载荷作用下,加筋板结构的动力响应进行研究。论文的主要研究内容及成果如下:（1）分析冲击载荷作用机理,并对实际冲击载荷进行合理的简化。论文中分析简化的冲击载荷类型为流固冲击载荷、三角形载荷、阶跃载荷和线性衰减载荷;研究加筋板结构分别在四种简化的冲击载荷作用下的动力响应过程。（2）对船用加筋板模型及参数进行研究分析,参考相关规范和文献,选取适当的加筋板模型和参数;编写有限元程序,通过仿真结果与相关文献进行对比,验证论文程序的正确性和可行性。（3）运用有限元软件ANSYS进行建模分析,研究冲击载荷参数、加筋板各参数、初始缺陷等参数对加筋板结构响应过程的影响。（4）运用中心差分法对主要影响因素从定性到定量进行分析,更全面、更系统的分析加筋板参数对其动力响应过程的具体影响程度,并将分析结果进行归纳总结。（5）研究冲击载荷作用下加筋板的变形模式。加筋板在冲击载荷作用下,会有不同的变形模式,包括整体变形模式、局部变形模式和既有整体变形又有局部变形的混合变形模式。论文研究的一个重要方面就是分析冲击载荷的冲击时间、载荷峰值和加筋板结构的相对刚度对其变形模式的影响。论文通过合理的建模、大量的数值计算和分析比较,得到的结果和结论比较合理,可以运用于工程实际。
王欣阳[3]（2020）在《复合材料帽型壁板低速冲击及压缩研究》文中研究指明帽型复合材料加筋板因为其封闭特性,抗剪切能力较强,在飞机设计中应用很广泛。工程实际当中复合材料加筋板对于低速冲击十分敏感,而低速冲击往往得不到足够重视,一些潜在的危害容易被忽略,对于结构的安全性和可靠性具有较大的影响。本文目的是为了研究影响冲击损伤的因素,以及冲击损伤对于加筋板承载能力的影响,对大型复合材料帽型加筋板结构的低速冲击及冲击后压缩剩余强度进行研究,进行了低速冲击试验和冲击后压缩试验,并在此基础上辅以有限元分析。首先,在低速冲击试验中采用落锤冲击的方法,用目视检测和超声A扫设备检测加筋板受冲击后的凹坑深度,确定损伤位置和大小。通过研究筋条间距,固化形式,冲击头距离筋条位置等不同因素来分析冲击损伤的影响因素。结果发现,凹坑深度和冲击点的位置有很大关系,筋条之间的蒙皮抗冲击能力明显低于筋条附近的冲击点。筋条间距主要影响P4系列点的抗冲击能力,而固化方式对于冲击点的回弹效果影响较大,共胶接的加筋板初始冲击损伤大于共固化加筋板,但是凹坑回弹效果更加明显。其次,通过有限元模拟发现低速冲击过程中冲击头的动能逐渐传递到板上,体现为凹坑的形式。达到最大位移的时候动能降为零,随着冲击头的回弹,能量又以动能的形式传递回到冲击头,整个冲击过程应力呈先增大后减小的趋势。因为冲击过程中有能量损耗,最终的动能略低于初始动能,P2和P3点的能量损耗在10%以内,P1点和P4系列点的能量耗散超过了15%。各个冲击点的损伤形式主要是纤维拉伸损伤和基体拉伸损伤,P1点的损伤位置位于筋条处,而其他点在蒙皮上。其中P4系列冲击点的损伤面积相对较大,P3点损伤面积最小,每一层受到的冲击损伤形状和铺层角度相关。最后,在轴向压缩试验中采用电测,数字图像相关技术来测试全场变形和屈曲,损伤过程,并且进行了数值仿真。受到冲击之后的加筋板,无论是屈曲载荷还是极限载荷都明显小于无损加筋板,其中210mm筋条间距的三种加筋板承载能力分别下降了5.01%,18.2%和10.1%,而260mm筋条间距的加筋板承载能力分别下降了30.8%,22.8%和17.9%。加筋板在轴压试验的过程中均有明显的屈曲现象,并且屈曲的位置主要集中在加筋板中部,这一区域也在冲击点附近,表明冲击凹坑造成的损伤致使试验件发生了比较大的弯曲变形。试验的结果和有限元结果误差并不大,最主要的失效模式是基体拉伸失效,失效部位主要出现在板的中间和上下两侧的横肋附近,表明受到冲击损伤之后的加筋板的极限载荷和剩余强度都有了明显的降低,对于加筋板的承载能力具有显着的影响。
宋召军[4]（2019）在《尺度效应和环境温度对船体结构极限强度的影响研究》文中指出船体梁在自身重量、货物、静水和波浪等载荷共同作用下会出现中垂或中拱的弯曲变形,从而产生船体结构的非线性屈曲甚至失效。因此,研究船体梁和加筋板的极限承载能力和失效机理对船舶结构安全设计非常重要。但目前船体结构的极限承载能力研究主要考虑常温情况,然而,当船体结构温度变化时,不仅会导致材料特性的变化而且会产生热应力,从而影响船体结构的屈曲模式和极限强度。而该影响目前尚不明确,因此有必要开展温度效应对船体结构极限强度的影响研究。极限强度试验对船体结构非线性屈曲失效机理的研究和理论结果验证非常重要。由于船舶结构尺寸大、费用昂贵,而且受试验设备限制很难开展实船极限强度试验,因而通常采用缩尺模型试验。然而船体结构属于薄壁结构,其板的长度与厚度的比值一般在10倍以上,在设计缩尺结构模型时不能采用全相似方法,无法实现板的长度和厚度等比例缩放。现有的部分相似理论可能造成屈曲模式的改变,从而导致缩尺模型和实船结构的极限承载能力差别很大。因此,有必要研究尺度效应对船体结构的失效模式和极限强度的影响,在此基础上提出考虑失效模式的船体结构极限强度相似方法。首先,针对加筋板屈曲模式特点提出了三种部分相似方法,根据实船结构尺寸设计了相应的缩尺模型,并采用有限元法分析了不同相似方法对结构失效模式和极限承载能力的影响规律,给出了考虑屈曲模式的加筋板缩尺模型的设计准则。其次,开展了不同温度环境下加筋板的极限强度试验以验证相似方法的有效性,并结合数值方法研究了温度效应对船体加筋板崩溃行为的影响机理。在此基础上,考虑波浪载荷动态加载时船体梁极限弯矩的瞬态效应,采用动态显式法讨论了不同求解设置时全尺度实船和小尺度箱型梁模型的极限弯矩力学机理的尺度效应,研究了温度载荷对船体梁极限弯矩的影响规律。研究结果为船体结构的缩尺模型设计和船体梁的安全研究提供试验数据和理论参考依据。本文的主要创新点包括:提出了考虑屈曲模式的船体结构极限强度相似方法,并给出了相应设计准则,为船体结构缩尺模型试验设计提供了理论依据。设计了考虑环境温度的船体加筋板极限强度试验方法,并采用试验结果验证数值模型,从而获得合理的有限元分析模型;在此基础上,探讨了热载荷对加筋板热应力应变分布的影响,研究了温度效应对加筋板和船体梁极限强度的影响规律。讨论了动态显式法中船体梁极限弯矩的瞬态效应,分析了不同求解设置对不同尺度的船体梁极限弯矩力学机理的影响,并归纳出考虑瞬态效应的船体梁极限强度评估方法。
史诗韵[5]（2019）在《船体结构在反复碰撞载荷下的弹塑性响应研究》文中提出反复碰撞载荷下船体结构的动态变形响应问题引起了工程界和学术界的广泛关注。“反复碰撞”的相关研究表明,随着碰撞次数的增大,材料弹性将对结构响应产生重大的影响。然而,目前反复碰撞载荷下结构动态响应的理论预测中大多采用了刚塑性假定,同时考虑结构的弹性和塑性变形的理论研究非常缺乏。本文提出了相关的理论模型预测了不同船体结构在反复碰撞载荷下的动态响应,重点关注了材料弹性、塑性应变硬化和应变率敏感效应对结构弹塑性响应（尤其是最终变形）的影响,并开展数值和试验研究对理论模型进行了验证。本文的主要内容和成果如下:（1）梁在反复碰撞载荷下动态响应的弹塑性解析模型构建方法。首先,建立了反复准静态载荷作用下梁在加载、卸载和重新加载阶段的载荷-位移关系式,进而基于能量法计及了低速大质量碰撞载荷下惯性效应的影响,最终发展了弹塑性理论模型来预测梁在反复碰撞载荷下的响应全程,并且与ABAQUS数值仿真的相关结果吻合很好。（2）梁在反复碰撞载荷下动态响应的参数研究。引入了无量纲能量参数λ涵盖了速度、质量、跨长和截面形式等因素的影响,采用弹塑性解析模型和有限元模型计算了四次相同撞击下梁的最大变形、最大加速度、碰撞时长和恢复系数等响应参数,从而探索了结构响应随λ的变化规律和力学机理。（3）矩形板在二次碰撞载荷下动态响应的刚塑性分析方法。在二次碰撞工况下,当结构发生较大的塑性变形,采用刚塑性分析方法近似模拟了矩形板的动态响应,并且得到了较为简单的解析解,便于分析出矩形板变形最大时的危险工况。（4）加强筋与板的相互作用对于碰撞载荷下加筋板大变形动态响应的影响。提出了两个加筋板理论模型,其中,模型一将加强筋与板分开考虑,模型二考虑了加强筋及其附连板的相互作用。在给定算例下,两个模型预测得到的最终变形相差不大,验证了模型一的可适用性。（5）考虑材料弹性、应变硬化和应变率敏感效应的理论模型完善方法。基于刚塑性模型,量化了应变硬化和应变率敏感效应对于反复碰撞载荷下加筋板抗冲击能力的强化作用。最后,基于能量原理,修正了刚塑性公式中结构所吸收的有效塑性能,发展了反复碰撞载荷下加筋板大变形动态响应的弹塑性半解析模型。（6）开展了反复碰撞载荷下船体加筋板大变形的缩比试验和数值研究,得到了关于回弹速度和试板最终变形的详细信息。采用前期发展的弹塑性理论模型预测了加筋板在每次碰撞后的最终变形,结果与数值和试验吻合良好,验证了理论方法的可靠性。
高军营[6]（2019）在《单次和反复碰撞下船体板的塑性动力响应研究》文中研究指明单板和加筋板是船体结构的重要组成部分,在船舶运营的过程中往往不可避免会受到其他物体的撞击。冰区航行的船舶在航行过程中会受到浮冰的反复碰撞作用,大型船舶或海洋平台的直升机甲板会因直升机的反复起降而受到反复载荷的作用。本文以冰区船舶的外板和舰船的直升机甲板为研究对象,分别采用实验、仿真和理论的方法对船体板受到矩形冲头单次碰撞和反复碰撞的变形模态和损伤机理等进行研究。主要的研究内容如下:（1）开展了4组单板模型和加筋板模型的碰撞实验,监测碰撞过程中碰撞力和变形,最终获得碰撞力-位移曲线。对碰撞后的15块船体板的变形进行了测量,得到了船体板的变形轮廓。基于实验现象,提出了船体板的“棱台”型变形模式,为刚塑性理论的推导提供了物理模型。（2）采用有限元方法开展了船体板在单次和反复碰撞下塑性动力响应的数值模拟,并将有限元结果与实验结果进行对比分析,验证了有限元方法的可行性。首先将单次碰撞和反复碰撞在有限元软件ABAQUS中的实现的操作以及相关参数的设置进行详细的阐述。然后对试验中涉及的15个模型分别进行了数值仿真,并将其结果与实验结果进行对比,验证了该有限元方法的准确性,为后续采用有限元方法进行算例扩展奠定了基础。（3）采用刚塑性理论对单次碰撞和反复碰撞下的单板模型和加筋板模型进行了理论推导,并将理论解与实验结果进行对比,验证了刚塑性理论公式的可靠性。根据实验结果提出的“棱台”型变形模态,采用刚塑性理论,分别对单板和加筋板模型进行单次碰撞和反复碰撞的理论推导,并计及碰撞过程中材料应变率效应的影响。然后,将理论计算结果与实验结果进行对比分析,验证了理论模型的准确性。最后,采用刚塑性理论对碰撞位置、船体板边界条件以及碰撞的载荷集中程度等参数对结构响应的影响进行了分析研究。（4）采用有限元方法对单次碰撞和反复碰撞下的碰撞力-变形曲线以及碰撞能量-变形曲线进行对比,探究单次碰撞与反复碰撞下船体板结构响应的差异。在第三章的基础上,采用有限元的方法,对单次碰撞和反复碰撞的结果进行了分析,揭示了碰撞质量和碰撞速度对单次碰撞结果与反复碰撞结果之间的差异的影响,为采用单次碰撞的方法研究复杂的反复碰撞问题提供参考。
杨斌[7]（2019）在《砰击载荷作用下集装箱船船体结构动态响应和极限强度研究》文中研究指明船体结构的屈曲和极限承载能力是反映船体结构安全可靠性的重要指标,受到了广大研究人员的关注和重视。近年来,集装箱船大型化高速化快速发展,导致船体梁的刚度减小。因此,砰击载荷对船体结构安全性的影响越来越明显。与船体结构的静力屈曲和静态极限强度研究不同,船体结构的动力屈曲和动态极限强度的研究更为复杂。需要考虑载荷时间效应、材料动态本构关系和惯性效应等因素的影响。因此,无论是采用理论还是数值方法研究砰击载荷作用下船体结构的动态特性以及这些因素的影响都具有重要的工程意义。针对上述提到的问题,本文以集装箱船为研究对象,具体开展了以下研究工作:（1）以Navier’s双傅里叶级数表示船体板的挠度变形,基于大挠度薄板理论研究建立弹性约束船体板的控制方程,利用Galerkin法求解动力平衡方程,使动力平衡方程转化成一系列关于时间的二阶微分方程组。然后采用四阶龙格库塔法对微分方程组求解,得到弹性约束船体板在面内砰击载荷作用下的动态响应。基于B-H判别准则预测船体板在面内砰击载荷作用下的临界动态屈曲载荷。研究结果发现弹性扭转约束刚度、初始缺陷和砰击持续时间对船体板的动态响应有很大影响。弹性扭转约束刚度越大,船体板的动态响应越小而临界动态屈曲载荷越大。对于矩形板,当无量纲扭转约束刚度大于20时,弹性扭转约束边可视为固支边,当小于0.01时,弹性扭转约束边可视为简支边;对于加筋板,当无量纲扭转约束刚度大于20时,弹性扭转约束边可视为简支边,当小于0.5时,弹性扭转约束边可视为固支边。（2）前文基于理论方法研究了矩形板和加筋板的弹性动力屈曲。当船体板发生弹性动力屈曲后,依然具有承载能力。因此,为了合理评估船体板在动态载荷作用下的极限承载能力,有必要对船体板的动态极限强度展开研究。本章基于有限元法计算了561组矩形板在给定速度载荷作用下的动态极限强度。采用曲线拟合方法推导出以几何尺寸和加载速度表示的动态极限强度经验公式。采用该经验公式计算几种不同船型的外底板在面内动态载荷作用下的动态极限强度,与有限元结果对比验证了经验公式的合理性。（3）前一章节研究了矩形板在给定速度载荷下的动态极限强度,并推导了经验公式。然而,船体板在动态响应过程中,加载边的压缩速度将会随时间变化。为了与实际情况更贴近,本章将将砰击载荷简化为具有毫秒量级持续时间的半正弦脉冲载荷,与面内给定速度载荷作用下矩形板加载边压缩速度保持恒定不同,矩形板在砰击载荷作用下加载边的压缩速度随时间不断变化。因此,本章采用有限元法研究了矩形板在面内砰击载荷作用下的动态极限强度,系统讨论了砰击持续时间、板长宽比、板厚和材料屈服应力对动态响应的影响。通过曲线拟合得到简单合理的矩形板动态极限强度预测公式。数值计算表明砰击持续时间和长宽比对矩形板动态极限强度有很大的影响,而板厚和材料屈服应力的影响可忽略不计。与现有船型外底板结构的动态极限强度有限元结果对比,验证了本文经验公式的正确性。（4）船舶结构遭到剧烈的波浪砰击而激发出剧烈的颤振,导致船中附近的甲板和船底板受面内冲击载荷作用发生屈曲破坏。对于船底加筋板结构,除受到面内载荷之外通常还会受到侧向载荷的作用。加筋板与矩形板一样是船体结构最基本的组成单元,而矩形板的动态极限强度在前文中得到了深入的研究。因此,同样有必要研究加筋板在面内砰击载荷作用下的动态极限强度。由于船体外底加筋板结构通常不仅受到面内砰击载荷的作用,还受到来自静水的侧向压力。基于此,本章考虑侧向载荷的影响,对10,000TEU集装箱船外底加筋板在面内砰击载荷作用下的动态极限强度进行了数值研究,定量地研究了初始缺陷幅值、缺陷形状、边界条件、侧向载荷、应变率和加筋间距对其动态极限强度的影响。研究结果发现初始缺陷幅值、缺陷形状、边界条件以及应变率对结果影响比较明显,而侧向载荷和加筋间距的影响可忽略不计。（5）相比矩形板和加筋板结构,船体梁结构更能反应船舶结构在砰击载荷作用下的动态特性。船体梁在动态砰击弯矩作用下的破坏特性与静态破坏特性差别很大,需要考虑材料动态本构关系和惯性效应。本章采用数值方法计算得到船体梁的弯矩-转角关系曲线,确定极限强度（Mu）和极限转角(Ry0),以极限转角作为基准值评估船体梁在砰击弯矩作用下的动态极限强度。系统讨论了砰击持续时间、砰击载荷峰值、砰击冲量对船体梁动态响应的影响。（6）随着全球贸易的增加,船舶朝大型化、快速化迅速发展。对一些具有较大艏部外飘且航速较高的船舶,如集装箱船等,需要考虑砰击带来的威胁。关于船艏结构砰击响应研究,传统方法主要是基于ABS规范,通过在船艏砰击压力计算公式中引入动态矫正因子得到动态砰击压力,然后以准静态方式施加到船艏结构得到船艏结构在砰击压力作用下的响应。然而,该方法忽略了载荷时间效应和惯性效应。针对ABS规范的不足,本文提出了砰击载荷上升时间、载荷形状、载荷衰减系数、最大砰击载荷峰值出现位置和砰击载荷沿舷侧向上移动速度等一系列与时间相关的影响参数。采用有限元法计算集装箱船船艏结构在砰击压力作用下的动态响应,并深入研究了这些影响参数对船艏结构在砰击压力作用下动态响应的影响。提出了安全余量系数用于评估集装箱船在砰击压力作用下的安全性能。该研究结论对于船艏结构抗砰击设计具有重要的参考价值。本文的主要创新点归纳如下:（1）船舶结构中的矩形板和加筋板的周围由于存在强框架,因此边界或多或少会存在一定的弹性扭转约束。采用简支和固支边界条件研究船体板的动力屈曲均无法给出精确的结果。然而遗憾的是关于弹性约束船体板的动力屈曲研究非常罕见。因此,本文基于薄板大挠度理论,研究了具有弹性扭转约束边的矩形板和加筋板在面内砰击载荷作用下的动态屈曲。揭示了船体板临界动态屈曲载荷随弹性扭转约束刚度的变化规律。研究结果发现,与弹性扭转约束边界下的临界动态屈曲载荷相比,简支边界条件下的结果偏小,固支边界条件下的结果偏大。（2）矩形板在面内砰击载荷作用下发生弹性动力屈曲后,依然还具有承载能力。因此,矩形板的动态极限强度研究对于船舶结构的抗砰击设计等领域有重要的实用意义。本文对简支矩形板在给定速度载荷和面内砰击载荷作用下的动态极限强度进行了研究。通过非线性有限元法分析了砰击持续时间、矩形板长宽比、材料屈服应力以及板厚对矩形板动态极限强度的影响。基于有限元数值结果,通过数据拟合方法构造出了简支矩形板在面内砰击载荷作用下的动态极限强度经验公式,该公式形式简单,仅与长宽比、砰击持续时间和静态极限强度有关。通过与现有船型外底板结构的动态极限强度有限元结果对比,验证了本文经验公式的正确性。该经验公式能够为船体板的初步设计提供一些重要信息。（3）将动态砰击载荷等效为静态载荷,然后施加到有限元船艏模型研究船艏结构在砰击载荷作用下的动态响应不失为一种可行办法,但忽略了结构响应的动态特性,会导致与实际情况存在一定的误差。本文考虑砰击载荷时间效应,研究了10,000TEU大型集装箱船船艏结构在砰击压力作用下的动态应力响应。揭示了砰击压力幅值、砰击持续时间、砰击载荷上升时间、载荷形状、载荷衰减系数、最大砰击载荷出现位置和砰击载荷沿外飘的移动速度等参数对船艏动态应力响应的影响。提出了安全余量系数以评估船艏结构在砰击压力作用下的安全性。研究结果发现当一些参数的危险值同时出现时,船艏结构在砰击载荷作用下将会发生屈服失效。
郑成[8]（2018）在《舱内爆炸载荷下单层及多层层合板响应特性研究》文中进行了进一步梳理从实战战例统计和打靶试验结果来看,半穿甲反舰导弹因具有打击距离远、突防能力强和毁伤威力大的特点,已成为水面舰船面临的主要威胁。舰船的抗爆防护设计中反舰导弹的舱内爆炸载荷也成为重要的考虑因素,引起了研究人员的广泛关注。近年来,随着材料技术的发展和制造工艺水平的提高,由纤维增强复合材料与金属混杂组成的多层纤维增强金属层合板结构的整体损伤容限得到了较大的提高,同时其具有重量轻、比强度和比刚度高,抗疲劳性能和抗冲击性能良好的特点,在舰船工程领域的应用前景广阔,传统金属板结构和新型复合材料层合板结构的组合使用是未来舰船的重要发展方向。从舰船结构内爆毁伤研究和抗爆结构设计的需求出发,本文针对舰船结构的典型基本单元——金属薄板、金属加筋板以及多层纤维增强金属层合板的内爆响应特性开展了相关的实验测试、数值仿真计算和理论分析方面的研究工作。针对舱内爆炸载荷下金属薄板及加筋板的响应问题,本文首先开展了不同加筋形式的金属板在舱内爆炸载荷作用下的动态响应实验测试,借助非线性有限元软件对实验工况进行了对应的数值计算,通过实验数据和数值计算结果的对比,验证了所采用的数值计算方法在评估舱内爆炸载荷及结构动态响应方面的可靠性。在此基础上,采用数值计算方法探讨了不同边界条件、应变率效应、不同加筋比例以及舱壁开孔尺寸对金属板内爆响应特性的影响。由于炸药在舰船舱室内部爆炸后与目标结构的耦合效应显着,特征参量多,作用效应复杂,致使爆炸载荷的表征和毁伤威力的评估非常困难。从工程应用需求出发,本文通过对舱内爆炸载荷特性的分析,建立了舱内爆炸的等效简化载荷形式以及各特征参数的计算方法,可为结构响应分析提供准确的输入载荷。在计及金属板爆炸响应过程中的弯曲和中面膜力效应影响的基础上,开展了舱内爆炸载荷作用下板结构响应的研究,建立了金属板弹塑性响应的简化理论分析模型,并通过数值计算验证了该模型计算结果的准确性和适用性;基于量纲分析提出了用于评估舱内爆炸载荷作用下板结构变形的无量纲损伤数。该无量纲损伤数中考虑了舱内爆炸响应问题的主要影响因素,且在实际应用中各个参数容易获得。结合相关文献中的实验数据,得到了舱内爆炸载荷作用下板结构变形的经验预报公式;通过引入舱室结构的形状影响因子,进一步提出了适用于分析全封闭长方体舱室中金属板内爆响应的无量纲损伤数和变形预报经验公式,采用数值计算方法验证了该无量纲损伤数和变形预报经验公式的合理性。采用数值计算方法对舱内爆炸载荷作用下的多层金属叠合板结构的响应特性进行了分析,得到了多层金属薄板叠合结构在舱内爆炸载荷作用下的变形模式、应变分布以及变形吸能,并与面密度相同的单层金属板内爆响应过程进行了对比分析。另外,进一步分析了多层金属叠合板层数及不同爆距对单层金属板和多层金属叠合板抗爆性能的影响,为舰船抗爆防护舱壁设计提供了参考。开展了热塑性纤维增强金属层合板的舱内爆炸响应实验研究,得到了此类层合板结构在舱内爆炸载荷作用下的响应过程和变形模式;在实验数据和无量纲损伤数的基础上提出了纤维增强金属层合板在舱内爆炸载荷作用下的变形预报经验公式。基于三维Hashin失效准则开发了合理描述各向异性纤维增强材料在冲击载荷作用下的力学响应行为的VUMAT子程序,并嵌入到ABAQUS有限元分析软件中,建立了纤维增强金属层合板的内爆响应和破坏过程的数值计算方法。采用本文方法对层合板的舱内爆炸响应实验过程进行了仿真计算,得到了层合板内部纤维增强复合材料的失效情况和损伤分布规律。此外,采用数值计算方法开展了等面密度的纤维增强金属层合板和单一金属板抗爆性能的对比分析。
何轩[9]（2017）在《等效水下爆炸载荷分析及典型材料抗冲击性能研究》文中指出在海洋权益日益受到重视的今天,水中结构的防护能力也逐渐成为各国学者研究的重点与热点。对于舰船结构的抗爆炸抗冲击等能力的研究,最直接有效的方法就是进行水下爆炸实验。然而水下实爆和水池爆炸实验不仅安全性差,而且成本高、实验周期长,对硬件设施要求很高,因此如何降低水下爆炸实验的难度与成本,将是一个非常重要的问题。对于降低水下爆炸实验的难度与成本,一方面可以通过相似性分析来进行缩比实验,另一方面可以寻找一种不利用炸药而通过其他途径获取等效水下爆炸冲击载荷的方法:通过高压氮气驱动高速弹丸撞击充水靶仓,在充水靶仓内获得等效水下爆炸冲击波载荷,实现对水下爆炸冲击环境的模拟。本文将基于这两方面对等效水下爆炸载荷进行分析,并使用通过高速冲击获得等效冲击波载荷的水下冲击加载实验装置对泡沫铝、梯度泡沫铝、蜂窝铝等典型材料的抗冲击性能和毁伤模式进行研究。论文采用了量纲分析、水下冲击实验、AUTODYN有限元仿真、ABAQUS有限元仿真等方法进行研究,主要的研究内容如下:基于量纲分析以及AUTODYN仿真对不同缩比比例下定向战斗部水下爆炸冲击波峰值压力进行研究,提出了定向战斗部水下爆炸缩比试验模型的等效试验准则,即在β3倍装药量的情况下,在β倍爆距处所产生的峰值压力与原模型一致,这表明,在满足相似律的条件下,可以用缩比模型来代替原模型进行实验。对于已研制的水下冲击加载实验装置,提出了加载实验指导准则。通过实验与仿真相结合的方式给出了飞片的动量对铝靶板的变形和水中压力比冲量的影响,即当飞片动量不变时,水中压力比冲量与铝板的最大变形量就保持不变;水中压力比冲量、铝靶板最大变形均与飞片动量成正比。据此可指导使用水下冲击加载实验装置进行实验研究。利用水下冲击加载实验装置对泡沫铝板进行实验,通过实验与仿真相结合的方式揭示了泡沫铝板在不同冲击速度下的两种毁伤模式:冲击速度较小时,泡沫铝板在法兰约束边界处发生边界剪裂;冲击速度较大时,泡沫铝板先在中心区域发生断裂毁伤,之后在法兰约束边界处发生边界剪裂,中心断裂会产生三条裂纹。采用水下冲击加载实验装置和数值仿真方法对梯度泡沫铝板进行了研究,揭示了梯度泡沫铝板中各层泡沫铝板的顺序、密度对整体梯度泡沫铝板的动态响应、抗冲击性能、能量吸收效果的影响规律,结果表明,当两层泡沫铝板的顺序不同时,如果后泡沫铝板（接近水的一侧）密度小于前泡沫铝板,梯度泡沫铝板的变形要略微大一些,其吸收的能量少一些,但是与后泡沫铝板密度大于前泡沫铝板的情况相比两者差距很小;当梯度泡沫铝板的平均密度不同时,平均密度越大,梯度泡沫铝板的变形就越大。每层泡沫铝板的密度越大,其吸收的能量就越少,泡沫铝板压缩量越小。采用水下冲击加载实验装置和数值仿真方法对蜂窝铝板进行了研究,揭示了蜂窝芯层单胞的两个关键参数（单元特征长度和胞壁厚度）对蜂窝铝板的变形与能量吸收效果的影响规律,发现具有相同单元特征长度的蜂窝铝板都会存在一个最佳胞壁厚度,当其具有最佳胞壁厚度时,蜂窝铝板的变形最小,也就是说该蜂窝铝板的抗冲击性能最强,最佳胞壁厚度随着单元特征长度的增加而增加;具有相同胞壁厚度的蜂窝铝板都会存在一个最佳单元特征长度,当其具有最佳单元特征长度时,蜂窝铝板的变形最小,最佳单元特征长度随着胞壁厚度的增加而增加。论文中取得的结论对于降低水下爆炸实验难度具有一定的指导意义,同时对于舰艇的抗爆炸抗冲击防护结构的设计提供了一定的依据。
张升[10]（2017）在《冲击载荷作用下矩形加筋板的塑性动力响应》文中认为当船舶遭受爆炸冲击波作用或者发生碰撞时,针对船舶结构动力响应的数值计算和模型试验研究在技术上得到了突破性的进展。然而,在理论研究上尚需要进一步的完善。为了能够快速准确地为船体板架结构遭受冲击载荷作用下的变形进行预报,有必要从理论上开展冲击载荷作用下矩形加筋板的塑性响应特性研究。本文主要工作内容如下:针对船体典型部位的矩形光板、单向和双向矩形加筋板,分别推导了爆炸冲击载荷作用时结构发生整体变形模式时的塑性响应解析解,给出船体板架结构变形过程的时历曲线。其中,为了简化计算和便于理论推导,对理论模型进行了如下假设:（1）材料假设为理想刚塑性材料;（2）忽略加强筋与板之间的弯矩与剪力;（3）冲击载荷作用下加筋板的总体变形模式与其在静力极限载荷作用下的总体毁伤模式相同。分别应用解析法和能量法对船体板架结构在冲击载荷作用下的塑性响应进行理论计算,并与数值计算结果进行对比分析。得到的结论如下:（1）推导了爆炸冲击载荷作用下矩形光板、十字矩形加筋板、双十字矩形加筋板的冲击响应理论计算公式;（2）理论计算结果与有限元仿真结果吻合较好,验证了理论计算方法的正确性。通过本文研究,可以实现对船体板架结构在冲击载荷作用下变形的快速预报,并有利于分析不同参数对板架损伤的影响程度,对船体结构的安全性设计具有良好的参考价值。
二、低速冲击载荷下加筋板弹塑动力响应分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、低速冲击载荷下加筋板弹塑动力响应分析（论文提纲范文）
（1）结构冲击动力学进展（2010-2020）（论文提纲范文）
| 1 结构在爆炸与冲击下的动力塑性响应 |
| 1.1 饱和冲量现象与饱和分析方法 |
| 1.2 结构塑性大变形情况下的饱和分析 |
| 1.2.1 基于模态近似技术的刚塑性理论分析方法 |
| 1.2.2 考虑瞬态响应阶段的刚塑性理论分析方法 |
| 1.2.3 膜力因子法与饱和分析的结合 |
| 1.2.4 尺度效应、材料性质、应变率与应变硬化效应对饱和冲量现象的影响 |
| 1.3 脉冲等效技术 |
| 2 结构在爆炸与冲击下的失效和重复受载 |
| 2.1 结构在强动载荷下的失效 |
| 2.2 压力-冲量图 |
| 2.3 结构在重复冲击下的塑性大变形 |
| 2.3.1 结构在重复脉冲载荷作用下的塑性大变形 |
| 2.3.2 结构在刚性块重复冲击下的塑性大变形 |
| 3 薄壁结构件在冲击和爆炸作用下的动力行为 |
| 3.1 圆环、嵌套和串列 |
| 3.1.1 圆环和嵌套的圆环组 |
| 3.1.2 圆环和其他胞元的串列 |
| 3.2 受轴向冲击的圆柱壳 |
| 3.3 承受横向冲击或爆炸的管梁和圆管 |
| 3.3.1 圆管梁在横向冲击载荷下的大变形 |
| 3.3.2 受横向撞击的圆管梁和充液管道 |
| 3.4 承受撞击的薄壁球壳和薄壁球 |
| 3.5 经受坠落和内爆的容器 |
| 4 运动的物体和结构物对固壁的撞击和反弹 |
| 4.1 实心球体对固壁或厚板的撞击和回弹 |
| 4.2 运动的结构物对固壁或另一结构物的撞击 |
| 4.3 薄壁圆环对固壁的撞击和反弹 |
| 4.4 薄壁球对固壁的撞击和反弹 |
| 4.5 运动的直杆和直梁发生弹性撞击后的反弹 |
| 4.6 恢复系数极小的一个案例 |
| 5 轻质材料和轻质结构在冲击下的动态响应 |
| 5.1 多胞材料的动态响应 |
| 5.1.1 蜂窝材料的动态响应 |
| 5.1.2 泡沫材料的动态响应 |
| 5.1.3 点阵/格栅材料的动态响应 |
| 5.2 超材料的动态响应 |
| 5.2.1 声子晶体和声学超材料的应力波响应 |
| 5.2.2 颗粒晶体应力波的传播与调控 |
| 5.3 复合材料和结构的动力响应 |
| 5.3.1 复合材料夹层结构动态行为 |
| 5.3.2 复合材料薄壁管的动态响应及破坏 |
| 6 生物及仿生材料的动态响应 |
| 6.1 典型生物材料的抗冲击分析 |
| 6.1.1 典型动物材料的抗冲击分析 |
| 6.1.2 典型植物材料的抗冲击分析 |
| 6.2 仿生材料抗冲击结构设计 |
| 6.2.1 多胞结构 |
| 6.2.2 螺旋结构 |
| 7 小结与展望 |
（2）冲击载荷作用下加筋板的非线性动力响应（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 有限元软件仿真法研究现状 |
| 1.2.2 理论分析法研究现状 |
| 1.2.3 实验法研究现状 |
| 1.2.4 研究现状简析 |
| 1.3 本文的主要研究内容及研究目的 |
| 1.3.1 本文的研究目的 |
| 1.3.2 本文的研究内容 |
| 第2章 冲击载荷与加筋板结构分析和数值方法验证 |
| 2.1 冲击载荷及其对加筋板结构的影响 |
| 2.1.1 冲击载荷 |
| 2.1.2 冲击载荷对材料的力学性能的影响 |
| 2.2 船用加筋板结构模型研究及程序验证 |
| 2.2.1 加筋板结构参数的选择 |
| 2.2.2 程序验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 冲击载荷对加筋板非线性动力响应的影响 |
| 3.1 不同冲击载荷的影响 |
| 3.2 载荷峰值和冲击时间的影响 |
| 3.2.1 相同冲量下载荷峰值和冲击时间的影响 |
| 3.2.2 冲击时间的影响 |
| 3.2.3 载荷峰值的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 加筋板参数对其非线性动力响应的影响 |
| 4.1 缺陷加筋板分析 |
| 4.1.1 初始缺陷 |
| 4.1.2 焊接残余应力 |
| 4.1.3 初始变形 |
| 4.2 加筋板各参数对其非线性动力响应的影响 |
| 4.2.1 各影响参数定量分析原理简介 |
| 4.2.2 加筋板各影响参数的定量分析 |
| 4.3 加筋板固有周期对其非线性动力响应的影响 |
| 4.3.1 加筋板结构固有频率的理论分析模型 |
| 4.3.2 加筋板振动方程推导 |
| 4.3.3 加筋板固有频率数值和仿真求解 |
| 4.3.4 影响分析 |
| 4.4 应变率效应对其非线性动力响应的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 冲击载荷作用下加筋板变形模式研究 |
| 5.1 冲击时间对变形模式的影响 |
| 5.2 载荷峰值对变形模式的影响 |
| 5.3 加筋板相对刚度对变形模式的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）复合材料帽型壁板低速冲击及压缩研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 低速冲击研究现状 |
| 1.2.2 冲击后压缩现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 加筋板低速冲击试验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 低速冲击试验过程 |
| 2.2.1 试验件描述 |
| 2.2.2 损伤位置及要求 |
| 2.2.3 试验装置设计与安装 |
| 2.2.4 冲击试验操作过程 |
| 2.3 冲击试验结果分析与讨论 |
| 2.3.1 试验结果 |
| 2.3.2 分析与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 加筋板低速冲击有限元分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复合材料失效准则 |
| 3.2.1 最大应力理论 |
| 3.2.2 最大应变理论 |
| 3.2.3 Tsai-Hill强度理论 |
| 3.2.4 Tsai-Wu强度理论 |
| 3.2.5 Hashin强度理论 |
| 3.2.6 内聚力模型 |
| 3.3 有限元模型 |
| 3.4 结果分析与讨论 |
| 3.4.1 冲击头响应分析 |
| 3.4.2 应力云图分析 |
| 3.4.3 加筋板冲击损伤分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 加筋板冲击后压缩试验及有限元分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 冲击后压缩试验 |
| 4.2.1 试验方法及装置 |
| 4.2.2 光测原理及方案实施 |
| 4.2.3 冲击后压缩试验结果 |
| 4.3 加筋板冲击后压缩有限元分析 |
| 4.3.1 有限元模型 |
| 4.3.2 有限元结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）尺度效应和环境温度对船体结构极限强度的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 船体梁极限强度研究进展 |
| 1.3 加筋板极限强度研究进展 |
| 1.4 当前极限强度研究不足 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 考虑屈曲模式的船体结构相似性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相似方法及结构尺寸 |
| 2.3 有限元分析设置 |
| 2.4 考虑屈曲模式的加筋板相似性分析 |
| 2.5 箱型梁相似性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 加筋板极限强度试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 拉伸试验 |
| 3.3 加筋板极限强度试验方案 |
| 3.4 常温下加筋板极限强度试验和数值分析 |
| 3.5 高温加筋板极限强度试验和数值分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 考虑温度效应的加筋板极限强度研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元分析设置 |
| 4.3 热载荷面积的影响 |
| 4.4 边界条件的影响 |
| 4.5 热应力应变的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 温度对船体梁极限弯矩的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元分析设置 |
| 5.3 常温下船体梁极限弯矩数值分析 |
| 5.4 高温下船体梁极限弯矩数值分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 全文总结与工作展望 |
| 6.1 本文研究工作总结和创新点 |
| 6.2 论文研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 符号标示清单 |
| 附录2 攻读博士学位期间发表的主要论文 |
| 附录3 博士生期间参与的课题研究情况 |
（5）船体结构在反复碰撞载荷下的弹塑性响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 结构在单次碰撞载荷下的变形响应研究进展 |
| 1.2.2 结构在反复碰撞载荷下的变形响应研究进展 |
| 1.2.3 弹塑性力学模型研究进展 |
| 1.2.4 考虑材料应变(率)效应的力学模型研究进展 |
| 1.3 现有工作的不足 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 梁在单次碰撞载荷下的弹塑性响应 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 力学模型及基本假定 |
| 2.3 准静态加卸载变形分析 |
| 2.3.1 加载阶段 |
| 2.3.2 卸载阶段 |
| 2.4 数值模拟及准静态模型验证 |
| 2.4.1 载荷-位移曲线 |
| 2.4.2 变形能分析 |
| 2.5 梁在单次碰撞载荷作用下的动态响应 |
| 2.5.1 动态加载阶段 |
| 2.5.2 动态卸载阶段 |
| 2.5.3 自由振动阶段 |
| 2.6 单次碰撞载荷下的动态理论模型的验证 |
| 2.6.1 弯曲波和局部凹陷效应对于梁的碰撞响应的影响 |
| 2.6.2 理论模型与数值模型Num-Impact的对比分析 |
| 2.6.3 弹塑性模型与刚塑性模型的对比分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 梁在反复碰撞载荷下的弹塑性响应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 梁在准静态载荷作用下的重新加载路径 |
| 3.2.1 弹性阶段卸载后重新加载 |
| 3.2.2 完全塑性阶段卸载后重新加载 |
| 3.2.3 弹塑性阶段卸载后重新加载 |
| 3.3 梁在反复碰撞载荷下的动态响应理论模型 |
| 3.3.1 弹性重新加载阶段Ia |
| 3.3.2 弹塑性/完全塑性重新加载阶段Ib |
| 3.3.3 回弹阶段和自由振动阶段 |
| 3.4 反复碰撞载荷下动态理论模型的验证 |
| 3.4.1 反复碰撞与单次碰撞下有限元模型的差别 |
| 3.4.2 反复碰撞载荷下理论模型与数值模型的对比分析 |
| 3.4.3 反复碰撞载荷下材料弹性对于结构变形的影响 |
| 3.5 弹塑性理论模型的实质 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 梁在单次和反复碰撞载荷下动态响应的影响因素分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 影响碰撞响应的载荷参数 |
| 4.2.1 质量和速度的影响 |
| 4.2.2 碰撞位置的影响 |
| 4.3 影响碰撞响应的几何参数 |
| 4.3.1 梁长的影响 |
| 4.3.2 截面形式的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 矩形板和加筋板在反复碰撞载荷下动态响应的理论研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 矩形板在二次碰撞载荷下的刚-理想塑性解析模型及验证 |
| 5.2.1 固支矩形板在二次碰撞载荷下的刚-理想塑性模型 |
| 5.2.2 固支矩形板在二次碰撞下的刚-理想塑性解析公式 |
| 5.2.3 刚塑性模型在二次碰撞载荷下的合理性证明 |
| 5.3 矩形板在二次碰撞载荷下最终变形的影响因素分析 |
| 5.3.1 初始动能对于变形的影响 |
| 5.3.2 载荷集中程度对于变形的影响 |
| 5.4 单向加筋板在反复碰撞载荷下的刚-理想塑性理论模型 |
| 5.4.1 模型一:板和加强筋独立 |
| 5.4.2 模型二:考虑加强筋和带板耦合 |
| 5.4.3 模型一和模型二的算例对比 |
| 5.5 单向加筋板在反复碰撞载荷下的弹塑性理论模型 |
| 5.5.1 计及应变率敏感效应 |
| 5.5.2 计及应变硬化效应 |
| 5.5.3 计及材料弹性效应 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 加筋板在反复碰撞载荷下动态响应的试验和数值研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 反复碰撞试验研究 |
| 6.2.1 水平碰撞试验装置 |
| 6.2.2 试验方案 |
| 6.2.3 试验物理量测量方法和结果 |
| 6.3 数值仿真 |
| 6.3.1 加筋板的材料本构模型 |
| 6.3.2 碰撞系统的有限元模型 |
| 6.4 数值仿真和试验结果的对比 |
| 6.4.1 永久变形 |
| 6.4.2 变形模式 |
| 6.4.3 回弹速度 |
| 6.5 加筋板反复碰撞模型中弹塑性半解析方法的适用性 |
| 6.5.1 基本的刚-理想塑性解析解 |
| 6.5.2 计及塑性应变(率)的刚塑性解析解 |
| 6.5.3 弹塑性半解析解 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 附录 A 质量块撞击下梁动态响应的刚塑性理论解 |
| 附录 B T型截面的弯矩和轴力交互作用关系 |
（6）单次和反复碰撞下船体板的塑性动力响应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究对象 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 试验研究法 |
| 1.2.2 数值仿真法 |
| 1.2.3 刚塑性理论法 |
| 1.2.4 小结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 船体板的单次和反复碰撞的实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 船体板类型与材料拉伸实验 |
| 2.3 船体板落锤冲击实验 |
| 2.3.1 实验装置设计及设备 |
| 2.3.2 实验过程及实验现象 |
| 2.4 单次碰撞的实验结果及分析 |
| 2.5 反复碰撞的实验结果及分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 船体板碰撞的仿真模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元模拟关键技术 |
| 3.3 船体板碰撞的有限元模型 |
| 3.3.1 船体板与冲头的有限元模型 |
| 3.3.2 材料参数的设置 |
| 3.3.3 网格的选取 |
| 3.3.4 单次碰撞与反复碰撞模型的载荷步设置及模型试算 |
| 3.4 有限元计算结果 |
| 3.4.1 船体板中心处永久变形 |
| 3.4.2 船体板变形模式 |
| 3.5 有限元模拟结果与实验结果的对比 |
| 3.5.1 碰撞力-位移曲线的对比 |
| 3.5.2 船体板变形模式的对比 |
| 3.5.3 船体板变形随碰撞次数变化的对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 船体板动力响应的刚塑性理论研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非加筋板模型的刚塑性理论 |
| 4.2.1 考虑应变率效应的材料模型 |
| 4.2.2 船体板变形公式推导 |
| 4.3 加筋板模型的刚塑性理论 |
| 4.4 刚塑性理论结果的实验验证 |
| 4.4.1 单次碰撞的验证 |
| 4.4.2 重复碰撞的验证 |
| 4.5 基于刚塑性理论的参数分析 |
| 4.5.1 碰撞位置对结构响应的影响 |
| 4.5.2 边界条件对结构响应的影响 |
| 4.5.3 载荷集中程度对结构响应的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 单次碰撞与反复碰撞的对比 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 碰撞场景 |
| 5.3 有限元算例选取 |
| 5.4 两种碰撞工况的对比 |
| 5.4.1 碰撞质量的影响 |
| 5.4.2 碰撞速度的影响 |
| 5.4.3 结论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
（7）砰击载荷作用下集装箱船船体结构动态响应和极限强度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 船体板动力屈曲研究进展 |
| 1.2.1 动力屈曲概念 |
| 1.2.2 动力屈曲的分类和特点 |
| 1.2.3 砰击载荷作用下船体结构动力屈曲研究进展 |
| 1.3 船体结构极限强度研究进展 |
| 1.3.1 静态载荷作用下船体结构静态极限强度研究进展 |
| 1.3.2 砰击载荷作用下船体结构动态极限强度研究进展 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 第二章 面内砰击载荷下弹性扭转约束矩形板动态屈曲研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学模型 |
| 2.3 控制方程 |
| 2.4 求解方法 |
| 2.5 计算结果和讨论 |
| 2.5.1 算例验证 |
| 2.5.2 矩形板临界动态屈曲载荷计算 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 面内砰击载荷下加筋板非线性动态屈曲研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论和公式推导 |
| 3.3 数值案例和讨论 |
| 3.3.1 数值方法验证 |
| 3.3.2 加筋板计算 |
| 3.3.3 动态屈曲准则 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 矩形板动态极限强度的新经验公式 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非线性有限元分析 |
| 4.2.1 几何尺寸和材料模型 |
| 4.2.2 载荷和边界条件 |
| 4.2.3 初始几何缺陷 |
| 4.2.4 非线性有限元网格模型 |
| 4.3 有限元结果 |
| 4.3.1 计算参数 |
| 4.3.2 静态极限强度结果 |
| 4.3.3 动态压缩极限强度 |
| 4.3.4 矩形板动态极限强度预测公式推导 |
| 4.3.5 经验公式预有限元结果对比 |
| 4.4 实船结果验证 |
| 4.4.1 应用于集装箱船外底板 |
| 4.4.2 应用于100,000 吨级双壳油船外底板 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 面内砰击载荷下简支矩形板动态极限强度研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非线性有限元分析 |
| 5.2.1 几何尺寸和材料模型 |
| 5.2.2 边界条件和载荷条件 |
| 5.2.3 初始几何缺陷 |
| 5.2.4 有限元网格模型 |
| 5.3 数值计算和讨论 |
| 5.3.1 静态极限强度 |
| 5.3.2 动态极限强度 |
| 5.3.3 动态极限强度计算 |
| 5.4 经验公式推导 |
| 5.5 实船结果验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 组合载荷下加筋板动态极限强度研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 有限元分析模型 |
| 6.2.1 几何参数和材料参数 |
| 6.2.2 边界条件 |
| 6.2.3 初始几何缺陷 |
| 6.2.4 载荷条件 |
| 6.2.5 有限元模型 |
| 6.3 数值验证 |
| 6.3.1 Paik和 Thayamballi试验 |
| 6.3.2 加筋板静态极限强度 |
| 6.4 加筋板动态极限强度 |
| 6.4.1 初始缺陷幅值的影响 |
| 6.4.2 初始缺陷形状的影响 |
| 6.4.3 侧向载荷的影响 |
| 6.4.4 边界条件的影响 |
| 6.4.5 结构尺寸的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 砰击弯矩下船体梁动态极限强度研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 非线性有限元分析模型 |
| 7.2.1 船舶尺寸和材料特性 |
| 7.2.2 有限元模型 |
| 7.2.3 边界条件 |
| 7.3 3100TEU集装箱船动态破坏特性分析 |
| 7.3.1 3100TEU集装箱船静态极限强度分析 |
| 7.3.2 砰击弯矩形状 |
| 7.3.3 计算参数 |
| 7.4 计算结果和讨论 |
| 7.4.1 船体梁砰击响应 |
| 7.4.2 砰击持续时间的影响 |
| 7.4.3 砰击弯矩幅值的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 砰击压力下大型集装箱船船艏结构动态响应研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 数值计算 |
| 8.2.1 10,000TEU集装箱船主尺度 |
| 8.2.2 3D有限元模型和砰击区域 |
| 8.2.3 边界约束 |
| 8.2.4 材料特征 |
| 8.2.5 影响参数 |
| 8.3 计算结果 |
| 8.3.1 砰击压力持续时间的影响 |
| 8.3.2 砰击压力沿外飘移动时间的影响 |
| 8.3.3 上升时间et对应力响应的影响 |
| 8.3.4 最大砰击压力峰值空间位置的影响 |
| 8.3.5 载荷衰减系数的影响 |
| 8.3.6 砰击压力幅值的影响 |
| 8.4 本章小结 |
| 第九章 总结与展望 |
| 9.1 总结 |
| 9.2 本文主要创新 |
| 9.3 后续研究工作与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（8）舱内爆炸载荷下单层及多层层合板响应特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景意义及目的 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 内爆炸冲击波载荷的研究概况 |
| 1.2.2 金属板结构的动态响应研究概况 |
| 1.2.3 纤维增强金属层合板的动态响应研究概况 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 舱内爆炸载荷下金属板响应研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 舱内爆炸载荷下金属板响应实验研究 |
| 2.2.1 舱内爆炸实验装置 |
| 2.2.2 舱内爆炸实验金属板试件 |
| 2.2.3 舱内爆炸实验方法 |
| 2.2.4 实验结果分析 |
| 2.3 舱内爆炸载荷下金属板响应数值计算方法研究 |
| 2.3.1 舱内爆炸冲击波的数值计算方法 |
| 2.3.2 流固耦合数值计算方法 |
| 2.3.3 数值计算模型 |
| 2.3.4 舱内爆炸载荷数值计算方法的验证 |
| 2.3.5 舱内爆炸载荷下金属板响应数值计算方法的验证 |
| 2.4 舱内爆炸载荷下金属板响应的影响因素分析 |
| 2.4.1 边界滑移对金属板响应的影响 |
| 2.4.2 应变率对金属板响应的影响 |
| 2.4.3 封闭舱室对爆炸载荷作用效果的影响 |
| 2.4.4 加筋比例对金属板响应的影响 |
| 2.4.5 舱壁开孔尺寸对金属板响应的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 舱内爆炸等效载荷及结构响应计算方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 舱内爆炸简化载荷计算方法 |
| 3.2.1 舱内爆炸简化载荷形式 |
| 3.2.2 准静态压力计算方法 |
| 3.2.3 初始冲击段计算方法 |
| 3.2.4 舱内爆炸简化载荷的作用区域选取 |
| 3.2.5 舱内爆炸简化载荷的验证 |
| 3.3 不同舱内爆炸简化载荷的对比 |
| 3.4 舱内爆炸载荷下方形金属板响应理论分析模型 |
| 3.4.1 金属板的变形模式 |
| 3.4.2 弹塑性理论分析模型 |
| 3.4.3 舱内爆炸结构响应理论模型的验证 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 舱内爆炸载荷下金属板响应的无量纲损伤数 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 板的大挠度变形运动分析 |
| 4.3 全封闭舱内爆炸载荷下结构响应的无量纲损伤数 |
| 4.4 内爆无量纲损伤数的合理性验证 |
| 4.4.1 不同无量纲损伤数之间的对比 |
| 4.4.2 基于无量纲损伤数φ_(in)的响应经验预报公式的合理性 |
| 4.5 全封闭长方体舱室中金属板内爆响应的无量纲损伤数 |
| 4.5.1 数值计算模型 |
| 4.5.2 全封闭长方体舱室中金属板内爆响应的无量纲损伤数 |
| 4.5.3 板结构响应的经验预报公式 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 舱内爆炸载荷下金属叠合板响应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 舱内爆炸载荷下金属叠层板响应分析的数值模型 |
| 5.2.1 计算工况设置 |
| 5.2.2 数值模型参数设置 |
| 5.3 数值计算结果 |
| 5.3.1 金属叠合板响应过程 |
| 5.3.2 金属叠层板的变形吸能分析 |
| 5.4 内爆载荷下金属叠层板抗爆性能影响分析 |
| 5.4.1 叠层板层数的影响 |
| 5.4.2 不同爆距的影响 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 舱内爆炸载荷下纤维增强金属层合板响应实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验模型及过程 |
| 6.2.1 FMLs试件及制备 |
| 6.2.2 舱内爆炸响应实验过程 |
| 6.2.3 FMLs动态响应测量 |
| 6.3 实验结果及分析 |
| 6.3.1 FMLs的背面板变形测量结果 |
| 6.3.2 FMLs的前面板的最终变形结果 |
| 6.4 FMLS变形规律的量纲分析 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 舱内爆炸载荷下纤维增强金属层合板响应的数值计算 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 纤维增强材料的力学性能和失效准则 |
| 7.3 数值计算模型 |
| 7.3.1 FMLs层合板结构有限元模型 |
| 7.3.2 材料本构方程及参数 |
| 7.3.3 边界条件的施加 |
| 7.3.4 舱内爆炸载荷的施加 |
| 7.4 数值计算结果分析 |
| 7.5 舱内爆炸载荷下FMLS与单层金属板的响应对比 |
| 7.5.1 FMLs与单层铝板的内爆响应对比 |
| 7.5.2 FMLs与单层钢板的内爆响应对比 |
| 7.6 小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 本文的主要研究工作 |
| 8.2 本文的创新之处 |
| 8.3 进一步研究工作的展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间完成的学术论文和科研项目 |
| 致谢 |
（9）等效水下爆炸载荷分析及典型材料抗冲击性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源和研究的目的与意义 |
| 1.2 水下爆炸相关问题研究概述 |
| 1.2.1 水下爆炸冲击波基本问题概述 |
| 1.2.2 水下爆炸相似理论概述 |
| 1.2.3 水下爆炸载荷作用下结构的响应问题概述 |
| 1.2.4 等效水下爆炸冲击波加载设备概述 |
| 1.3 典型轻质夹芯材料抗冲击性能研究 |
| 1.3.1 泡沫材料抗冲击性能研究 |
| 1.3.2 梯度泡沫材料抗冲击性能研究 |
| 1.3.3 蜂窝材料抗冲击性能研究 |
| 1.4 国内外研究现状小结 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 定向战斗部水下爆炸相似性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 量纲分析 |
| 2.3 基于AUTODYN软件的数值建模 |
| 2.3.1 仿真模型 |
| 2.3.2 状态方程 |
| 2.3.3 网格划分 |
| 2.4 数值模拟结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 水下冲击加载实验装置介绍以及飞片动量对其影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水下冲击加载实验装置的介绍 |
| 3.2.1 水下冲击加载实验装置 |
| 3.2.2 测量系统 |
| 3.3 等效水下爆炸冲击波原理分析 |
| 3.4 基于AUTODYN-2D的有限软仿真及其可行性分析 |
| 3.4.1 有限元模型的建立 |
| 3.4.2 数值模拟结果 |
| 3.4.3 实验结果 |
| 3.4.4 仿真计算的可行性分析 |
| 3.5 飞片动量对水下冲击加载实验装置的影响 |
| 3.5.1 飞片动量对于水中冲击波比冲量的影响 |
| 3.5.2 飞片动量对于铝靶板最大变形的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 水下冲击载荷作用下泡沫铝板的毁伤分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 泡沫铝材料的参数与毁伤模型 |
| 4.2.1 泡沫铝的塑性硬化参数 |
| 4.2.2 泡沫铝的破坏参数 |
| 4.2.3 泡沫铝的损伤演化模型 |
| 4.3 基于ABAQUS的泡沫铝板毁伤模型有限元仿真 |
| 4.4 泡沫铝板边界剪裂分析 |
| 4.4.1 水下冲击波分析 |
| 4.4.2 边界剪裂模式下的毁伤分析 |
| 4.4.3 能量 |
| 4.5 泡沫铝板中心断裂分析 |
| 4.5.1 水下冲击波分析 |
| 4.5.2 中心断裂模式下的毁伤分析 |
| 4.5.3 能量 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 水下冲击载荷作用下梯度泡沫铝板的抗冲击性能分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同密度泡沫铝的硬化参数 |
| 5.3 基于ABAQUS的梯度泡沫铝板有限元仿真 |
| 5.4 梯度泡沫铝板响应分析 |
| 5.4.1 冲击波压力与离面位移 |
| 5.4.2 前、后泡沫铝板的顺序对梯度泡沫铝板响应的影响 |
| 5.4.3 平均密度对梯度泡沫铝板响应的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 水下冲击载荷作用下蜂窝铝板的响应分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 蜂窝铝板介绍 |
| 6.3 基于ABAQUS的蜂窝铝板有限元仿真 |
| 6.3.1 蜂窝芯层的有限元建模 |
| 6.3.2 整体模型的有限元建模 |
| 6.4 仿真与实验结果对比 |
| 6.5 蜂窝芯层的参数对蜂窝铝板响应的影响 |
| 6.5.1 胞壁厚度对蜂窝铝板响应的影响 |
| 6.5.2 单元特征长度对蜂窝铝板响应的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）冲击载荷作用下矩形加筋板的塑性动力响应（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究进展 |
| 1.2.2 国内研究概况 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 1.4 论文研究中提出的基本假设及参数定义 |
| 1.4.1 基本假设 |
| 1.4.2 参数定义 |
| 第2章 冲击波基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 爆炸冲击波与爆轰波 |
| 2.3 冲击波的计算方法 |
| 2.4 冲击波载荷的确定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 冲击载荷作用下矩形光板的塑性响应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 矩形光板大挠度分析 |
| 3.2.1 变形模式 |
| 3.2.2 运动方程建立 |
| 3.2.3 求解过程 |
| 3.3 能量法 |
| 3.4 矩形光板的算例 |
| 3.4.1 解析法 |
| 3.4.2 有限元法 |
| 3.4.3 能量法 |
| 3.4.4 结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 冲击载荷作用下十字矩形加筋板的塑性响应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 十字加筋板大挠度分析 |
| 4.2.1 变形模式 |
| 4.2.2 运动方程建立 |
| 4.2.3 求解过程 |
| 4.3 能量法 |
| 4.4 十字加筋板的算例 |
| 4.4.1 解析法 |
| 4.4.2 有限元法 |
| 4.4.3 能量法 |
| 4.4.4 结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 冲击载荷作用下双十字矩形加筋板的塑性响应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双十字加筋板大挠度分析 |
| 5.2.1 变形模式 |
| 5.2.2 运动方程建立 |
| 5.2.3 求解过程 |
| 5.3 能量法 |
| 5.4 双十字加筋板的算例 |
| 5.4.1 解析法 |
| 5.4.2 有限元法 |
| 5.4.3 能量法 |
| 5.4.4 结果分析 |
| 5.5 三种模型的解析法对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、低速冲击载荷下加筋板弹塑动力响应分析（论文参考文献）
- [1]结构冲击动力学进展（2010-2020）[J]. 余同希,朱凌,许骏. 爆炸与冲击, 2021(12)
- [2]冲击载荷作用下加筋板的非线性动力响应[D]. 韩广威. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]复合材料帽型壁板低速冲击及压缩研究[D]. 王欣阳. 大连理工大学, 2020(02)
- [4]尺度效应和环境温度对船体结构极限强度的影响研究[D]. 宋召军. 华中科技大学, 2019(01)
- [5]船体结构在反复碰撞载荷下的弹塑性响应研究[D]. 史诗韵. 武汉理工大学, 2019(07)
- [6]单次和反复碰撞下船体板的塑性动力响应研究[D]. 高军营. 武汉理工大学, 2019(07)
- [7]砰击载荷作用下集装箱船船体结构动态响应和极限强度研究[D]. 杨斌. 上海交通大学, 2019(06)
- [8]舱内爆炸载荷下单层及多层层合板响应特性研究[D]. 郑成. 武汉理工大学, 2018(07)
- [9]等效水下爆炸载荷分析及典型材料抗冲击性能研究[D]. 何轩. 北京理工大学, 2017
- [10]冲击载荷作用下矩形加筋板的塑性动力响应[D]. 张升. 哈尔滨工程大学, 2017(07)