舰船水下接触爆炸数值研究

计算物理 ›› 2010, Vol. 27 ›› Issue (6): 840-846.

舰船水下接触爆炸数值研究

姚熊亮, 杨文山, 初文华, 明付仁

哈尔滨工程大学船舶工程学院, 黑龙江哈尔滨 150001

收稿日期:2009-11-09 修回日期:2010-05-10 出版日期:2010-11-25 发布日期:2010-11-25
作者简介:姚熊亮(1963-),男,四川,教授,博士,从事船舶与海洋工程结构动力学、水下冲击载荷作用下结构响应研究.
基金资助:
国家自然科学基金重点项目(50939002),国家自然科学基金(10976008)资助项目;青年科学基金(50809018)

Numerical Study on Underwater Contact Explosion of Ships

YAO Xiongliang, YANG Wenshan, CHU Wenhua, MING Furen

College of Shipbuilding Engineering of Harbin Engineering University, Harbin 150001, China

Received:2009-11-09 Revised:2010-05-10 Online:2010-11-25 Published:2010-11-25

摘要/Abstract

摘要： 计及船体外板的材料强度,基于SPH算法建立水下接触爆炸数值模型,提出混合密度、广义光滑长度等解决数值模拟中计算崩溃的问题,对舰船的水下接触爆炸进行数值模拟,计算结果和冲击波基本理论及接触爆炸试验吻合良好.结果表明,接触爆炸时钢结构会产生圆形冲塞破口,其破口大小和炸药的厚度接近,当板与炸药的正则化厚度达1.8时,板仅会发生较大的塑性变形而不会冲塞破坏.并得到钢的反射系数约为1.2,及接触爆炸钢板的近似变形公式.

关键词: 接触爆炸, 材料强度, 混合密度, SPH

Abstract: Considering material strength of the outside plate of a ship,a numerical model of underwater contact explosion is built based on SPH method.Mixed density and generalized smooth length are put forward to overcome calculation breakdown in numerical simulations.Underwater contact explosion of ships is simulated,and calculation results agree well with shock wave theory and contact explosion tests.It shows that a circular extrusion crevasse,whose size is close to the thickness of the explosive,forms on the steel structure in contact explosion.As regularizing thickness of the steel plate and the explosive reaches 1.8,only plastic deformation occurs on the plate.Reflection coefficient of the steel,which equals about 1.2,and approximate deformation formulas are obtaind.

Key words: contact explosion, materials strength, mixed density, SPH

中图分类号:

姚熊亮, 杨文山, 初文华, 明付仁. 舰船水下接触爆炸数值研究[J]. 计算物理, 2010, 27(6): 840-846.

YAO Xiongliang, YANG Wenshan, CHU Wenhua, MING Furen. Numerical Study on Underwater Contact Explosion of Ships[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2010, 27(6): 840-846.

[1]	徐丞君, 徐胜利. SPH二阶粒子近似光滑函数的充分条件及数值验证[J]. 计算物理, 2019, 36(1): 25-38.
[2]	上官子柠, 周秀丽, 宋鑫, 陈谦. 典型自由面流动问题的SPH-ALE数值模拟[J]. 计算物理, 2017, 34(6): 641-650.
[3]	周杰, 徐胜利. SPH方法气-液界面边界条件研究[J]. 计算物理, 2017, 34(4): 409-416.
[4]	赵亚洲, 马智博. SPH核函数光滑长度最优选取和自适应准则研究[J]. 计算物理, 2017, 34(1): 29-38.
[5]	周杰, 徐胜利. SPH方法进出口数值边界条件研究[J]. 计算物理, 2016, 33(5): 516-522.
[6]	郑俊, 于开平, 王军锋, 李昌烽. SPH在水下高速物体空泡发展模拟中的应用[J]. 计算物理, 2014, 31(1): 27-32.
[7]	王庄, 李遇春, 王立时. 不同截面水槽流体参数晃动的SPH模拟[J]. 计算物理, 2013, 30(5): 642-648.
[8]	郑兴, 马庆位, 段文洋. K2_SPH方法及二维破碎波的模拟[J]. 计算物理, 2012, 29(3): 317-325.
[9]	张志春, 强洪夫, 傅学金, 夏薇. 基于SPH-FEM转换算法的7.62mm步枪弹冲击30CrMnSiA钢板的数值计算[J]. 计算物理, 2012, 29(1): 73-81.
[10]	郑兴, 段文洋. K2_SPH方法及其对二维非线性水波的模拟[J]. 计算物理, 2011, 28(5): 659-666.
[11]	任金莲, 欧阳洁, 蒋涛. 二维管道充填过程的修正SPH模拟[J]. 计算物理, 2011, 28(4): 515-522.
[12]	郑俊, 于开平, 魏英杰, 张嘉钟. SPH后处理研究[J]. 计算物理, 2011, 28(2): 213-218.
[13]	肖毅华, 胡德安, 韩旭. 一种有限元-光滑粒子流体动力学耦合算法[J]. 计算物理, 2011, 28(2): 219-224.
[14]	胡晓燕, 林忠, 倪国喜. 基于黎曼解的移动最小二乘粒子动力学数值方法[J]. 计算物理, 2007, 24(2): 159-165.
[15]	徐立, 孙锦山. 一维激波管问题的SPH模拟[J]. 计算物理, 2003, 20(2): 153-156.