水下定向冲击波对圆柱壳体破坏的仿真研究

水声对抗领域基于定向声能技术的对抗武器,利用具有强大能量的冲击波正面摧毁鱼雷,实现舰体的防护.将水声学中的分贝概念转换为冲击波的峰值压力,并利用爆炸冲击波的衰减公式,采用有限元软件LS-DYNA中的ALE算法进行数值仿真计算.得出结论:当声源级达到280dB时,直径324mm的圆柱壳体开始出现破坏变形.为水下定向声能对鱼雷硬杀伤提供理论依据.     

组合帷幕阻波帘对水下冲击波的防护特性分析

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用，有利于水下建筑物保护，防止生态环境恶化，维持原始水域生态平衡，因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象，设计了气泡帷幕与气泡膜帆布帘分段防护组合式帷幕阻波帘。首先应用Zamyshlyayev经验解析方法计算气泡帷幕对冲击波的压力衰减过程,在此基础上采用ANSYS LS-DYNA模块，模拟分析最优阻波帘设计方案。通过在水下4米使用300克乳化炸药作为爆源，距试验药包半径3m布置水击波测点及半径9m处布置鱼类网箱进行测试，试验结果表明，冲击波综合衰减率为97.72%～98.29%，满足了对水下冲击波防护特性的要求,验证了组合帷幕阻波帘设计的合理性。     

水下深孔爆破岩石裂纹扩展及损伤规律

由于水下环境的隐蔽性，水下爆破效果及其对周围的影响具有不可预见性。基于LS-DYNA数值模拟，分析了单孔水下爆破对岩体的损伤及上部水体的影响、不同起爆位置与多孔爆破对围岩的损伤规律。结果表明:水下单孔柱状装药爆破时，炮孔破坏范围主要沿孔径方向扩展，底部出现两条明显的“八字形”损伤裂纹；炮孔底部起爆、炮孔装药中点起爆、炮孔装药段两三分之一点起爆，三种起爆方式对围岩的损伤形态基本一致，但底部起爆模式下，底部的“八字形”裂纹开口更大、长度更长。炮孔装药中点起爆时，炮孔底部岩石损伤的深度最大、底部起爆时最小。底部起爆对上部水体的压力峰值最大，中点起爆压力峰值最小；多炮孔起爆下岩石损伤形态相似，损伤范围随着炮孔数目的增加而横向扩展，爆炸区域下方两边角处的横向、纵向裂纹，随爆破孔数的增加而继续向外扩展。研究成果对于水下深孔爆破围岩损伤规律的研究具有一定的指导作用。