基于ABAQUS的近距水下爆炸对舰艇的冲击响应研究

为材料是安全的，但是若材料受到的超过其屈服极限的载荷是一个长期行为时，那么材料就要失去稳性而

断裂。如图3和图4所示，在水下爆炸冲击波载荷的作用下使舰体产生局部结构的扭曲变形，严重时会造成舰体的破裂，本文中爆源位于舰底中部正下方爆炸，冲击波会首先射到舰底，由于舰底外板受冲击波载荷的直接作用，舰底板中心处首先发生塑性应变，并超过了材料的屈服极限产生破口，随后冲击波开始由舰底板中心向上层和首尾两侧传递到舰艇结构的其他部位，最后覆盖到整个舰体。在水下爆炸冲击波载荷的作用下，舰底外板中心处的应力和变形要远远大于舰艇其他部位的应力和变形，数值仿真的结果与实际计算

分析结果基本相符，对实船爆炸试验的开展具有较高的参考价值。

2.3 船体加速度响应和速度冲击响应

测点布设工况图如图5所示，舰艇底板中心测点垂向加速度和垂向速度时历曲线如图6所示。

从图6(a)中舰艇底板中部测点垂向加速度时历曲线可以看出，由于非接触水下爆炸压力波包含冲击波和多次气泡脉动压力，且受到与结构的相互耦合作用的影响，其中气泡膨胀产生的气泡脉动压力的能量以低频为主，冲击波的能量主要集中在中高频。图6(b)中舰艇底板中心垂向速度历程曲线可以看出，初始阶段是冲击波作用，之后在反射稀疏波作用下速度迅速下降，到0.12 s左右第一次气泡脉动作用开始，测点开始加速，气泡脉动对舰艇结构产生较明显的作用。气泡脉动对舰艇的损伤在一些时候会比冲击波更为严重。其原因是水下爆炸冲击波压力往往会造成舰船的局部损伤，而现代舰船的设计一般有足够的强度来抵抗结构的局部损伤。从另一方面来看，当舰艇受到非接触水下爆炸冲击作用时，舰艇底板和底层甲板抵消了大部分的冲击载荷，有效的保护了上层甲板和舱室中设备和人员的安全。

3 结论

本文运用有限元程序ABAQUS对某型舰艇在近距离非接触水下爆炸作用下的冲击响应进行了数值模拟，有效解决了流固耦合和边界条件的处理等问题，并详细给出了某型舰艇遭受近距离水下爆炸后的冲击响应结果，获得了舰艇的应力响应、加速度响应和速度响应的规律。数值模拟舰艇在非接触水下爆炸作用下的冲击响应规律与实际计算分析结果基本相符，具有较高的可信度，为实船爆炸试验的开展提供参考。