连续玄武岩纤维复合材料船体抗爆性能分析

  
       连续玄武岩纤维复合材料是以天然玄武岩矿石为原料，将矿石破碎后加入熔窑中，在1450- 1500℃熔融后，通过喷丝板拉伸成连续纤维，并以玄武岩纤维为增强体制成的新型复合材料。连续玄武岩纤维复合材料性能优异，其作为建造材料的舰船，与传统钢制舰船相比拥有重量轻，结构坚实，抗腐蚀能力强等特点，同时又比性能相近的碳纤维复合材料成本低廉，有广阔的发展前景。

      在现代海战中，随着反舰武器的发展，水面舰船易受到空中爆炸和水下爆炸的威胁，使舰船削弱、甚至完全丧失战斗力和生命力。因此，研究非接触爆炸对舰船的破坏效应，在设计阶段预报舰船结构在非接触爆炸下的响应，对提高舰船的战斗力和生命力具有重要的工程应用价值。

       本文主要工作是研究连续玄武岩纤维复合材料船体的抗爆性能。介绍连续玄武岩纤维复合材料力学基础及爆炸基本理论。运用有限元软件Dyt ran分析了连续玄武岩纤维复合材料上层建筑结构在空中非接触爆炸载荷下的响应，运用多欧拉域模拟结构内外部空气及爆炸物，研究船体上层建筑破裂及建筑内外空气压力变化情况。数值计算水下爆炸载荷和脉动载荷作用下连续玄武岩纤维复合材料船体舱段结构的响应，模拟水下爆炸气泡脉动现象的整个过程，计算迮续玄武岩纤维复合材料舱段在脉动载荷作用下的动力响应，并将计算结果与E玻璃纤维复合材料船体仿真结果进行比较。得出结论：玄武岩纤维复合材料和E玻璃纤维复合材料船体底板在爆炸载荷的作用下破坏形式相似，玄武岩纤维复合材料结构在力学性能上达到甚至超过传统玻璃纤维复合材料。在船舶建造中可以使用连续玄武岩纤维复合材料替代玻璃纤维复合材料。

       本文最后运用PCL语言和ses文件对Pat ran平台进行二次开发，以舰船舱段的简化模型为对象，使用PCL语言开发可视化交互界面，实现舱段总尺度，骨材数目、位置等设计变量可调整的参数化建模程序。


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