半潜平台在油气开采过程当中起了无比重要的作用,但是不排除恐怖主义与海战中鱼雷对平台的摧毁。鱼雷水下爆炸不仅产生高温、高压的冲击波作用于结构,同时还存在高速破片对目标结构的侵彻摧毁,因此研究半潜平台在水下爆炸冲击波、破片以及两者联合作用下的损伤,为设计抗冲击结构提供依据。本文主要是通过数值仿真计算研究了水下爆炸冲击波、破片以及两者联合作用对平台结构的毁伤,利用理论公式和文献试验数据验证数值模型的正确性。(1)对于水下非接触爆炸,首先分析了冲击波压力衰减过程;然后研究了不同炸药位置条件下平台的变形规律,结果表明迎爆面的变形最大,并且变形能也最大,冲击波在平台内主要是通过外板传递给内部结构;其次探讨了不同冲击因子条件下浮体外板的动态响应,分析了板的变形与冲击因子、比冲量和冲击波峰值的关系,得到了加速度与冲击波峰值的拟合公式;接着讨论了平台的纵向和垂向冲击响应,进而评估了平台的相对安全区域是平台的两端以及水线以上部分。(2)对于水下接触爆炸,分析了水下接触爆炸平台破口边缘损伤机理,计算了破损区域尺寸,描述了平台的毁伤过程。(3)针对破片侵彻压载水舱问题,分析了破片侵彻压载水舱经历四个阶段:侵彻前板、水中衰减、空穴演化和穿透后板;其次探讨了破片初速、大小、板厚以及有无液体因素对破片速度衰减的影响规律和板的变形规律,分析了水中冲击波压力、冲量和破口大小的变化规律,进而为设计抗侵彻结构提供依据。(4)本文利用ANSYS/LS-DYNA程序中的完全重启动实现联合作用功能的方法分析了冲击波和破片对压载水舱的联合作用。对比了冲击波单独作用、破片单独作用以及联合作用条件下压载水舱的变形、吸能特性和冲击响应。结果表明联合作用时材料单元应力大于两者简单的线性叠加值,破口明显增大,加强筋被撕裂,吸收的能量大于两者单独作用时吸收的能量,由于破口的影响,加速度和速度峰值增大。(5)基于对水下爆炸冲击波、破片以及两者联合作用于半潜平台的研究成果,本文对抗冲击结构进行了优化设计,在传统单层、双层结构基础上,提出了三种优化夹层结构,探讨了优化结构的抗爆性能和抗侵彻性能,结论表明圆柱壳夹层结构具有较好的抗冲击性能。