深海钛合金耐压结构水下内爆流固耦合动态响应机理研究

郑建才1，2，贺宇培1，2，赵敏1，2，夏㛃1，2 （1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院；2.上海交通大学 海洋工程全国重点实验室）

摘要：深海钛合金耐压结构外表面承受高压静水载荷，当结构出现损伤失效时，可能会产生一种持续时间极短，冲击波峰值极大的水下内爆现象。基于任意拉格朗日欧拉方法结合Johnson-Cook本构和失效模型，对深海钛合金耐压结构的内爆流固耦合过程及毁伤特性开展研究。首先对比了水下内爆试验中的冲击波载荷及结构坍塌形态，验证数值方法的准确性。然后分析了钛合金球形耐压壳内爆时的流固耦合机制、结构动态响应及能量演化机理，探究超大深度载荷下钛合金球形耐压壳由于极限强度失效而破坏的物理机制。结果表明：钛合金球形耐压壳内爆后完全破坏成大碎块和小碎片；相同距离处的冲击波峰值随静水压力的增大而线性增大，但增长率随距离的增大而递减。

关键词：钛合金耐压结构；水下内爆；流固耦合；Johnson-Cook本构和失效模型