随着反舰/反潜武器的多样化和更新换代,舰船面临着越来越大的毁伤威胁,如何在舰船设计阶段快速有效地评估来自反舰/反潜武器的毁伤效应就显得十分关键。本文主要研究了水下非接触爆炸作用下船体总体毁伤评估问题。由于实船试验成本高昂,要想在舰船方案设计阶段就能够完成舰船总体毁伤的初步评估,则必须利用历史试验数据和有限元仿真技术形成原始数据,并结合数据处理方法得到评估模型。为此提出了两个研究目标:(1)能够实现对任何冲击环境下,快速进行船体总体毁伤的初步评估;(2)能够应用人工智能技术对数据的处理能力,完成在现有实船/模型试验数据或数值计算仿真数据的基础上,建立相应的评估预测模型。为达到本课题的研究目的,本文以船体梁为研究对象,在课题组前期工作的基础上,提出了快速评估要求。该文进行了以下研究工作:(1)介绍了水下非接触爆炸理论和数值计算方法。分别对水下爆炸物理现象、水下爆炸载荷计算和基于Abaqus的水下非接触爆炸数值计算进行了理论介绍;对Abaqus水下非接触爆炸数值仿真过程和关键字设置作了详细说明。(2)对比验证了船体梁模型水下非接触爆炸试验与数值仿真结果。首先,介绍了船体梁模型试验,并利用Abaqus软件建立了与试验工况相对应的4组数值仿真模型,进行相应仿真计算。然后,分别比较了各工况下的试验与仿真结果,以验证所做数值仿真的模型与方法可靠性,验证结果表明,该仿真模型与方法可靠。最后,对经验证后的数值仿真模型结果作了进一步的详细分析。(3)应用Matlab/Python/Abaqus数据联合技术进行了船体梁模型的批量数值仿真计算。首先,分别详细介绍了利用Matlab/Python联合修改Abaqus的inp计算文件、通过Matlab提交inp文件给Abaqus后台进行计算、Matlab利用Python脚本读取odb数据并做分析处理这三个Abaqus二次开发子课题,编写了相关程序脚本。然后,在工作(2)中数值仿真计算模型的基础上,在一定范围内改变炸药量和爆距,生成了50组随机工况数据。最后,利用Matlab/Python/Abaqus数据联合技术,对工作(2)中数值仿真计算对应的inp文件进行了批量修改、批量任务提交和odb文件数据的批量后处理,得到了每组的odb文件水下非接触爆炸作用下船体总体毁伤最大挠度评估指标数据。(4)定义了水下非接触爆炸作用下船体总体毁伤剩余强度因子评估指标,并研究了该指标的计算方法。分别用经验公式和有限元仿真两种方法对该指标进行了计算。有限元仿真计算剩余强度因子时,分别就船体梁完整舱段和破损舱段,应用准静态法算得了50组随机工况对应的剩余强度因子数据。(5)应用支持向量机神经网络方法,实现了船体梁模型在水下非接触爆炸作用下的快速毁伤评估。基于前面得到的50组随机工况对应的总体毁伤评估指标数据(最大挠度和剩余强度因子),利用Matlab工具箱中的GA、PSO参数优化支持向量机神经网络模型,进行了船体总体毁伤指标的训练、测试。比较两种参数优化方法支持向量机神经网络的预测误差,选择了精度较高的参数优化支持向量机神经网络(GA-PSO)模型,作为船体梁模型水下非接触爆炸作用下的快速评估预测模型。本文将Matlab/Python/Abaqus数据联合技术和机器学习方法结合起来,实现水下非接触爆炸作用下船体总体毁伤的快速评估,这是国内在该领域的首次探索。该方法为技术设计阶段的计算验证及初步评估提供支撑手段,对舰船结构抗冲击的设计及研发工作具有一定的指导作用。