爆炸冲击涉及材料的破坏及大变形等问题,在解决此类冲击大变形问题时,理论及实验方面的不足严重限制着爆炸冲击问题的研究与探索。随着计算机技术及数值方法的发展,数值计算方法在爆炸冲击问题的研究中已得到广泛运用,对工程实际应用具有十分重要的参考价值。有限元方法发展已十分成熟,在处理小变形问题时具有计算精度高、效率高等优势,然而在处理爆炸冲击问题时会出现网格单元畸变,导致计算结果失真甚至计算终止。光滑粒子流体动力学方法在处理爆炸冲击等大变形问题时极具优势,易于实现材料的破碎及飞溅等现象的模拟,但是在小变形区域的计算精度及效率远不如有限元法。考虑到爆炸冲击过程中一般只有局部区域发生大变形,本文将采用耦合光滑粒子法与有限元法处理复杂结构的爆炸冲击问题,可以充分利用两种方法的优势,不仅提高了大变形区域的计算精度,也有利于保持较高的计算效率。本文的耦合方法不仅能有效地模拟分析航空航天领域中的螺栓爆炸解锁分离问题,而且也可为船舶与海洋工程结构中的射流及爆炸冲击等相关问题的研究提供一定的参考。首先,本文介绍了爆炸冲击问题及复合材料结构问题的研究现状,确定采用SPH-FEM耦合方法研究爆炸冲击问题。对SPH法、SPH-FEM耦合方法及复合材料失效理论展开论述,建立了复合材料层合结构冲击模型,成功模拟预测了复合材料层合结构的冲击损伤行为。其次,基于SPH-FEM耦合方法的思想,爆炸螺栓等大变形区域采用SPH粒子描述,其余区域采用有限元网格单元离散,建立飞行器复杂结构的爆炸分离数值模型。对飞行器结构的爆炸冲击特性展开研究,数值模拟结果与试验值吻合良好,验证了本文SPH-FEM耦合方法及数值模型的有效性。第三,根据爆炸螺栓的结构设计及引爆方式要求,从螺栓爆炸冲击激励源方面研究降低爆炸冲击环境的措施,对螺栓起爆顺序及时间间隔的爆炸冲击影响规律进行探究,主要分析结果表明:各爆炸螺栓按一定顺序间隔起爆,可有效地缓解螺栓爆炸对分离结构的冲击。第四,根据复合材料的设计要求,对飞行器蒙皮结构中复合材料的材料性能参数及铺层形式的爆炸冲击影响规律展开研究,获得相应的规律及结论,为飞行器结构抗冲击特性的研究提供参考。