連續玄武巖纖維復合材料船體抗爆性能分析

  
       連續玄武巖纖維復合材料是以天然玄武巖礦石為原料，將礦石破碎后加入熔窯中，在1450- 1500℃熔融后，通過噴絲板拉伸成連續纖維，并以玄武巖纖維為增強體制成的新型復合材料。連續玄武巖纖維復合材料性能優異，其作為建造材料的艦船，與傳統鋼制艦船相比擁有重量輕，結構堅實，抗腐蝕能力強等特點，同時又比性能相近的碳纖維復合材料成本低廉，有廣闊的發展前景。

      在現代海戰中，隨著反艦武器的發展，水面艦船易受到空中爆炸和水下爆炸的威脅，使艦船削弱、甚至完全喪失戰斗力和生命力。因此，研究非接觸爆炸對艦船的破壞效應，在設計階段預報艦船結構在非接觸爆炸下的響應，對提高艦船的戰斗力和生命力具有重要的工程應用價值。

       本文主要工作是研究連續玄武巖纖維復合材料船體的抗爆性能。介紹連續玄武巖纖維復合材料力學基礎及爆炸基本理論。運用有限元軟件Dyt ran分析了連續玄武巖纖維復合材料上層建筑結構在空中非接觸爆炸載荷下的響應，運用多歐拉域模擬結構內外部空氣及爆炸物，研究船體上層建筑破裂及建筑內外空氣壓力變化情況。數值計算水下爆炸載荷和脈動載荷作用下連續玄武巖纖維復合材料船體艙段結構的響應，模擬水下爆炸氣泡脈動現象的整個過程，計算迮續玄武巖纖維復合材料艙段在脈動載荷作用下的動力響應，并將計算結果與E玻璃纖維復合材料船體仿真結果進行比較。得出結論：玄武巖纖維復合材料和E玻璃纖維復合材料船體底板在爆炸載荷的作用下破壞形式相似，玄武巖纖維復合材料結構在力學性能上達到甚至超過傳統玻璃纖維復合材料。在船舶建造中可以使用連續玄武巖纖維復合材料替代玻璃纖維復合材料。

       本文最后運用PCL語言和ses文件對Pat ran平臺進行二次開發，以艦船艙段的簡化模型為對象，使用PCL語言開發可視化交互界面，實現艙段總尺度，骨材數目、位置等設計變量可調整的參數化建模程序。


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