金 晶,吴新跃

（海军工程大学机械工程系,湖北 武汉 430033）

现代海战中军舰受到精确制导武器攻击的概率越来越大。激光炸弹和反舰导弹等武器通常在舰体附近或舰体内部形成非接触爆炸,造成舰船结构及各种设备的破损,使舰船失去战斗力。在舰艇不沉没的情况下保持舰用设备的战斗力显得尤为重要,因此需要对舰用设备进行爆炸冲击响应分析。而各种设备的连接结构中应用最广泛的一种方式是螺栓连接,对设备的整体破坏分析必然涉及部件之间的连接,因此需要分析螺栓的冲击破坏响应,从而建立真实可信的螺栓连接破坏模型。

对结构抗爆的研究主要采用实验、理论分析与数值计算的方法。爆炸实验是检验结构抗爆性能最有效、最直接的方法,但破坏性实验耗资巨大[1]。爆炸冲击下,绝大部分重要部位的螺栓联接不只受轴向拉力的作用,而是受各个方向的力和力矩的作用,还受非周期性的瞬态作用以及考虑材料的塑性应变。这使问题成为状态非线性和材料非线性组合在一起的高度非线性问题,必须借助于有限元分析。

本文中建立3维螺栓有限元模型,采用部分降温法对螺栓施加预紧力,并用接触算法模拟螺栓和被连接件的相互作用。在此基础上对螺栓连接和螺栓-螺母连接分别进行不同情况的爆炸冲击分析,评估预应力大小对冲击响应的影响,建立螺栓连接的简化破坏模型。

1 求解方法理论分析……

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