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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 水下爆炸研究进展2

1.2.1 水下爆炸冲击波2

1.2.2 气泡运动规律及效应4

1.3 爆炸容器研究进展5

1.3.1 爆炸容器概况5

1.3.2 壳体动力响应6

1.3.3 应变增长现象8

1.3.4 尺寸效应9

1.4 水介质爆炸容器研究进展11

1.5 水介质爆炸容器研究存在的主要问题14

参考文献14

第2章 水下爆炸基础理论24

2.1 水下爆炸现象24

2.2 水下爆炸冲击波24

2.2.1 冲击波的初始参数26

2.2.2 冲击波基本方程26

2.2.3 冲击波的计算27

2.2.4 冲击波的传播理论29

2.3 水下爆炸气泡脉动32

2.3.1 气泡脉动基本现象32

2.3.2 气泡脉动半径经验公式34

2.3.3 二次压力波经验公式35

参考文献35

第3章 爆炸容器动力学37

3.1 爆炸容器内部载荷37

3.1.1 瞬态载荷38

3.1.2 爆炸准静态气压40

3.2 爆炸容器动力响应41

3.2.1 爆炸容器应力分析42

3.2.2 爆炸容器弹性动力响应45

3.2.3 爆炸容器塑性动力响应46

3.3 爆炸容器设计方法47

3.3.1 美国ASME设计方法47

3.3.2 英国AWE设计方法48

3.3.3 动力系数法49

3.3.4 解析法51

3.3.5 有限元法52

3.4 爆炸容器失效机制53

3.4.1 塑性拉伸失稳失效机制53

3.4.2 延性撕裂失效机制56

3.4.3 绝热剪切失效机制56

参考文献57

第4章 水介质爆炸容器相似性理论62

4.1 相似理论62

4.1.1 基本相似量62

4.1.2 相似理论基本定理63

4.1.3 量纲分析法66

4.2 水下爆炸冲击波相似律67

4.3 水下爆炸气泡脉动相似律71

4.4 水介质爆炸容器结构相似律74

4.4.1 结构动力学模型的相似条件74

4.4.2 水介质爆炸容器的完全几何相似准则76

参考文献78

第5章 水介质爆炸容器强度分析与壁厚优化设计80

5.1 爆炸容器设计准则80

5.2 水介质爆炸容器内部载荷81

5.3 强度计算公式推导82

5.4 基于能量吸收法的水介质爆炸容器壁厚设计83

5.5 水介质爆炸容器壁厚设计工程应用85

5.5.1 设计要求85

5.5.2 容器壁主体材料85

5.5.3 内部载荷计算86

5.5.4 常规方法计算容器壁厚87

5.5.5 基于能量吸收法的壁厚优化设计87

参考文献88

第6章 水介质爆炸容器动力响应实验研究89

6.1 实验方案89

6.1.1 总体方案设计89

6.1.2 测试系统组成90

6.1.3 测试仪器及其性能指标91

6.1.4 系统标定93

6.1.5 测点布局94

6.2 实验装药与仪器安装94

6.2.1 实验装药与起爆94

6.2.2 冲击波压力传感器的安装95

6.2.3 应变计的粘贴95

6.2.4 加速度传感器的安装95

6.2.5 高速摄影仪测点选定96

6.3 主要实验结果与分析96

6.3.1 内壁超压测试的主要结果及分析96

6.3.2 加速度测试的主要结果及分析100

6.3.3 外壁应变测试的主要结果及分析103

6.3.4 冲击波压力测试的主要结果及分析106

6.3.5 气泡脉动高速摄影的主要结果及分析113

6.4 水介质爆炸容器动力响应实验结论116

参考文献117

第7章 水介质爆炸容器振动特性及动力响应分析118

7.1 水介质爆炸容器模态分析118

7.1.1 水介质爆炸容器的实测频谱特征118

7.1.2 爆炸容器振动特性的有限元模态分析121

7.1.3 结果分析123

7.2 水介质爆炸容器动力响应的有限元计算124

7.2.1 计算模型124

7.2.2 材料模型及状态方程124

7.2.3 计算结果125

7.2.4 结果分析132

7.3 水介质爆炸容器振动特性及动力响应数值模拟结论132

参考文献133

第8章 水介质爆炸容器结构可靠性分析134

8.1 结构可靠性基本概念134

8.2 结构可靠性指标计算方法135

8.2.1 一次二阶矩法135

8.2.2 改进一次二阶矩法137

8.2.3 二次二阶矩法138

8.2.4 蒙特卡罗法140

8.3 基于一次二阶矩法的实际爆炸容器可靠性分析141

8.3.1 应力－强度干涉模型141

8.3.2 可靠性分析142

8.4 基于蒙特卡罗法的实际爆炸容器可靠性分析143

8.4.1 计算参数143

8.4.2 分析过程143

8.4.3 分析结果146

8.5 可靠性分析对比146

参考文献147

第9章 水介质爆炸容器结构优化设计及应用148

9.1 模拟深水环境爆炸容器设计要求148

9.2 模拟深水环境爆炸容器总体结构148

9.3 主体结构设计149

9.3.1 主体材料149

9.3.2 内压圆筒150

9.3.3 标准椭圆封头150

9.4 法兰结构设计150

9.4.1 人孔法兰150

9.4.2 光学窗口安装法兰151

9.4.3 主要接口连接法兰152

9.5 底座设计156

9.6 辅助与控制系统设计157

9.7 模拟深水环境爆炸容器工程应用157