大型舰船舷侧强力柔性支撑防护结构抗冲击机理研究
摘要
作为海战中的战略武器，大型舰船能带来巨大威胁的同时，也会成为敌方重点打击
对象，其防护性能显得尤为重要。为了应对水下武器威力的提升以及对舰船舷侧结构命
中率的提高对舰船带来的威胁，研究人员不断探索舰船舷侧结构新形式及提高其在水下
爆炸作用下的抗冲击性能的办法。柔性支撑结构是舷侧内部防护结构的关键部分之一，
然而，在公开发表文献中，大部分研究均针对舷侧结构整体，对柔性支撑结构的研究尚
不充分，柔性支撑结构在水下爆炸作用下的抗冲击机理并未得到完全揭示。为此，本文
-(ArbitraryLagrange-Euler,ALE)
针对大型舰船舷侧柔性支撑结构，基于任意拉格朗日欧拉
方法，对水下接触爆炸作用下舷侧柔性支撑结构的抗冲击机理及规律进行研究，旨在为
大型舰船舷侧结构抗爆抗冲击研究提供参考。具体研究内容如下：
首先，阐述了水下接触爆炸冲击波和气泡的计算方法及ALE方法，基于ALE方法
建立水下接触爆炸有限元模型，并通过试验对比证明了ALE方法的有效性。在此基础
上，建立了柔性支撑结构简化力学模型，基于变形体虚功原理，探究了变刚度柔性板力
学特点，揭示了其耗能机理。而后，建立了舷侧柔性支撑防护结构舱段模型，给出了舱
段结构在水下接触爆炸作用下的响应过程及毁伤，对比分析了内外部空舱刚度对舷侧柔
性支撑结构抗冲击响应的影响，以及舷侧防护结构各舱室吸能规律，并探究了柔性板板
厚和曲率参数对防护性能的影响。
其次，考虑到实际舾装管路的布置和减重需求，开展了舰船舷侧大开孔柔性支撑结
构防护性能研究。基于矩形单孔，探究了柔性板开孔位置对内部结构防护性能的影响，
并分析了不同开孔形式下柔性支撑结构的防护性能。此外，对比分析了不同开孔尺寸和
孔型下防护性能变化规律，提出适用于实际应用的最佳开孔形式，为大开孔柔性支撑结
构设计提供参考。
最后，针对不同毁伤元作用下舷侧柔性支撑结构的防护特性进行了研究。考虑了穿
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甲作用，分析了舱内爆炸下舷侧柔性支撑结构的防护特性。建立了“炸药破片液舱”
耦合数值模型，探究了破片和爆炸载荷同时作用下液舱结构的防护特性，开展了考虑破
片损伤舷侧柔性支撑结构防护特性的研究，为舷侧防护结构抵御不同武器攻击提供参考。
关键词：水下接触爆炸；柔性支撑结构；抗冲击；大开孔；毁伤元
大型舰船舷侧强力柔性支撑防护结构抗冲击机理研究
Abstract
Asastrategicweaponinnavalwarfare,largewarshipscannotonlyposeahugethreat,but
alsobecomeakeytargetfortheenemytoattack.Therefore,itsprotectiveperformanceis
particularlyimportant.Inordertocopewiththethreatposedtowarshipsbytheincreaseinthe
powerofunderwaterweaponsandtheincreaseinthehitrateofshipsidestructures,researchers
continuetoexplorenewformsofshipsidestructuresandwaystoimproveitsshockresistance
undertheactionofunderwaterexplosion.Theflexiblesupportstructureisoneofthekeyparts
oftheinternalprotectivestructureofthebroadside.However,inthepublishedlite