1、艦船結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力學(xué)是當(dāng)前船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域持久關(guān)注的主題之一，特別是新型輕質(zhì)艦船結(jié)構(gòu)在砰擊及爆炸載荷下的多物理場(chǎng)耦合非線性動(dòng)力學(xué)行為及失效機(jī)理研究是其中很具挑戰(zhàn)性的課題。開(kāi)展艦船結(jié)構(gòu)多物理場(chǎng)耦合沖擊動(dòng)力學(xué)響應(yīng)行為研究，獲得其基本力學(xué)行為特征及失效機(jī)理，可以指導(dǎo)改善結(jié)構(gòu)在復(fù)雜載荷環(huán)境作用下的動(dòng)態(tài)特性，避免艦船結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重失效破壞，確保其能安全可靠工作，具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。
　　本文研究?jī)?nèi)容為國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目

2、“流-固沖擊下超輕金屬夾層結(jié)構(gòu)非線性力學(xué)行為及失效機(jī)理研究”（項(xiàng)目編號(hào)：51079058）以及華中科技大學(xué)博士論文創(chuàng)新基金項(xiàng)目“典型艦船結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力學(xué)行為及失效機(jī)理研究”（項(xiàng)目編號(hào)：0109140921）主要組成部分。本文主要研究工作包括：
　　(1)以金字塔點(diǎn)陣夾層平板為對(duì)象，對(duì)其在不同入水速度下的流-固耦合動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行數(shù)值和理論計(jì)算分析(水彈性效應(yīng)不顯著情形)。建立了氣-液-固三相數(shù)值模型，通過(guò)計(jì)算獲得砰擊壓力與結(jié)構(gòu)砰擊變形

3、特征，發(fā)現(xiàn)了輕質(zhì)金字塔點(diǎn)陣夾層平板結(jié)構(gòu)存在的“局部氣墊”現(xiàn)象。提出一種將砰擊變形位移場(chǎng)分解為總體和局部變形，然后疊加的計(jì)算模型。
　　(2)以金字塔點(diǎn)陣夾層平板為對(duì)象，對(duì)其在不同入水速度下的流-固耦合動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行數(shù)值和理論計(jì)算分析(水彈性效應(yīng)較顯著情形)。獲得了砰擊壓力時(shí)域、空間分布特征，分析了入水過(guò)程中流場(chǎng)變化。基于一階剪切變形理論，采用能量變分原理，推導(dǎo)了金字塔點(diǎn)陣夾層板入水流-固耦合運(yùn)動(dòng)控制方程，采用振型疊加法求解。該方法

4、能夠?qū)Y(jié)構(gòu)變形給出有效預(yù)測(cè)。
　　(3)以包含初始缺陷輕質(zhì)金字塔點(diǎn)陣夾層平板結(jié)構(gòu)為對(duì)象，對(duì)其在不同入水速度下力學(xué)行為進(jìn)行數(shù)值和理論計(jì)算分析。提出包含隨機(jī)丟失初始缺陷和集中丟失缺陷形式的金字塔點(diǎn)陣夾層平板結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)計(jì)算方法。采用3D數(shù)值模擬分析了包含初始缺陷輕質(zhì)金字塔點(diǎn)陣夾層平板結(jié)構(gòu)入水基本特征。運(yùn)用疊加模型，提出一種工程計(jì)算方法估算缺陷點(diǎn)陣夾層平板結(jié)構(gòu)入水變形響應(yīng)值。
　　(4)點(diǎn)陣夾層板入水的非線性動(dòng)力學(xué)理論分析方法研

5、究。用一階剪切變形理論，考慮結(jié)構(gòu)變形的幾何非線性，運(yùn)用能量變分原理推導(dǎo)了點(diǎn)陣夾層板入水的非線性動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)控制方程，采用微分求積法(Differential Quadrature Method)求解無(wú)量綱控制方程，獲得了結(jié)構(gòu)砰擊變形特征，并與數(shù)值模擬分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，兩者吻合良好，該方法能對(duì)金字塔點(diǎn)陣夾層板入水非線性變形給出有效預(yù)測(cè)。
　　(5)激光焊接輕質(zhì)波紋夾層板結(jié)構(gòu)的入水行為實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)與數(shù)值仿真方法，得到

6、了波紋夾層結(jié)構(gòu)入水砰擊典型物理量特征，發(fā)現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)船體結(jié)構(gòu)的壓力分布特征與變形特點(diǎn)，甄別了高速入水條件下激光焊接輕質(zhì)波紋夾層板結(jié)構(gòu)不同失效模式，揭示了沖擊加載時(shí)這類結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特征及其失效機(jī)理。
　　(6)以輕質(zhì)波紋夾層板結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)近距離非接觸爆炸作用下沖擊波、氣泡脈動(dòng)載荷以及氣泡潰破射流對(duì)輕質(zhì)波紋夾層板結(jié)構(gòu)的毀傷機(jī)理進(jìn)行了計(jì)算分析，分析討論了氣泡膨脹脈動(dòng)沖擊及氣泡潰破高速射流對(duì)結(jié)構(gòu)造成的破壞機(jī)理，探討了藥包位置變化