舰船在爆炸物打击下的毁伤评估建模方法研究

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随着爆炸性武器在现代战争中的广泛应用,以水面舰艇作为主要作战力量的海军不可避免会受到反舰武器的威胁。舰船在受到爆炸物打击后,评估舰船受到打击后的毁伤效果对评估舰船结构受损状况、系统受损状况、生命力、浮航性能、剩余作战能力,并维系舰队整体战斗力具有重要意义,并可反作用于反舰武器和相关防护技术的研发与优化。而出于成本条件考虑,利用实船试验进行参数提取的成本过高且具有不可复现性,因此数学、物理模型建立与其仿真模拟成为了当前研究舰船毁伤效果的较好方法。本文对于舰船在爆炸物打击下的毁伤评估建模方法展开了研究分析。针对毁伤状况的评估过程,由于其涉及到多模块、多系统、多层级的分析,因此本文采用了纵向分层的结构。主要完成如下工作:爆炸物自身的模型建立及仿真求解。说明了以有限元方法为主进行的模型建立过程,包括爆炸冲击现象的理论基础、动力学方程,以及相关本构模型。而后进行了装药弹体内爆的相关仿真,针对典型工况进行了具体模型建立与结果提取;再针对于三种不同的高能炸药进行装药对比,评估各自的毁伤效能。主要毁伤源的模型建立及仿真求解。爆炸物毁伤源主要分为冲击波和破片两个部分。本文建立起了冲击波的数学模型并引入光滑粒子解法,分析了其相对传统有限元方法的优势,并利用该方法完成了起爆过程的仿真分析,得出了冲击波毁伤的相关特性。此外,破片也是造成物理损毁的重要元素,本文介绍了侵彻过程中的相关数学定义,而后分别进行了破片对于舱室结构和管路结构冲击过程的典型工况模型建立,并根据不同初始条件对于侵彻过程参数进行分析。在首层物理战损模型的基础上,再引入Bayesian概率网络,将舰船舱室与依附于其上的系统抽象化为概率图模型的节点,最终推导出整个舰艇系统的毁伤概率评估算法。在其大吞吐量的基础上,设计了具体仿真程序开发过程中的并行、分布式架构,及分布式并行计算集群的设置方法,实体-联系模型在程序架构中的具体应用与数据库优化方式。
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