Hostname: page-component-78c5997874-s2hrs Total loading time: 0 Render date: 2024-11-03T02:02:09.024Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Une méthode semi-analytique pour l'analyse de l'interaction entre une onde de choc et une coque élastique immergée. Application au pré-dimensionnement de coques de sous-marins

Published online by Cambridge University Press:  16 May 2009

Jean-François Sigrist  and
Cédric Leblond
Jean-François Sigrist
Affiliation:
Centre Propulsion de DCNS, Service Technique et Scientifique, 44620 La Montagne, France
Cédric Leblond
Affiliation:
Centre Propulsion de DCNS, Service Technique et Scientifique, 44620 La Montagne, France
Get access

Abstract

Le dimensionnement des structures immergées vis-à-vis des effets d'une explosion sous-marine constitue une exigence forte pour un constructeur de navires militaires. La présente étude s'intéresse à la description de l'interaction entre une coque élastique immergée et une onde acoustique se propageant dans le fluide. En utilisant un modèle linéaire pour le fluide et la structure, il est possible de proposer une description du problème couplé dont la résolution peut être conduite avec une méthode semi-analytique. Les inconnues du problème (pour le fluide : champ de pression incident, champ de pression réfléchi, champ de pression rayonné ; pour la structure : champ de déplacement radial et ortho radial) sont écrites sous la forme d'un développement en série de Fourier de la variable angulaire. L'évolution des différents champs est décrite dans le domaine de Laplace par transformation des équations temporelles du problème couplé. Une application est proposée ici au cas de deux coques couplées par un fluide. La méthode de calcul ainsi proposée est implantée dans un code de calcul MATLAB qui peut ainsi être utilisé en bureau d'études pour le pré-dimensionnement de coques de sous-marins.

Keywords

Fluid-structure interactionunderwater explosionshock wavesubmerged shellsemi-analytical methodInteraction fluide-structureexplosion sous-marineonde de choccoque immergéeméthode semi-analytique
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 9 , Issue 6 , November 2008 , pp. 543 - 550
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2009

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

R.H. Cole, Underwater explosions, Princeton University Press, 1948
Haywood, J.H., Response of elastic cylindrical shell to pressure pulse, J. Mech. Appl. Math. 11 (1958) 126–141 CrossRef
Tang, S.C., Yen, D.H.Y., Interaction of a plane acoustic wave with an elastic spherical shell, J. Acoustical Soc. Amer. 47 (1970) 1325–1233 CrossRef
Huang, H., Transient interaction of plane acoustic wave with a spherical elastic shell, J. Acoustical Soc. Amer. 45 (1979) 661–670 CrossRef
Geers, T.L., Yen, C.L., Inelastic response of an infinite cylindrical shell to transient acoustic waves, J. Appl. Mech. 56 (1989) 900–909 CrossRef
Kwon, Y.W., Fox, P.K., Underwater shock response of a cylinder subjected to side-on explosion, Computers & Structures 48 (1993) 637–646 CrossRef
Shin, Y.S., Hooker, D.T., Damage response of submerged imperfect cylindrical structures to underwater explosion, Computers & Structures 60 (1995) 683–693 CrossRef
Liang, C.C., Hsu, C.Y., Lai, W.H., Study, A of transient response of a submerged spherical shell under shock waves, Ocean Eng. 28 (2000) 71–94 CrossRef
Keil, A.H., The Response of ships to underwater explosions, Trans. Soc. Naval Architects Marine Eng. 69 (1961) 33–410
Park, I.K., Kim, J.C., An, C.W., Cho, D.S., Measurement of naval ship response to underwater explosion shock loading, Shock Vibration 10 (2003) 365–377 CrossRef
J.A. DeRuntz, The underwater shock analysis code and its applications, 60th Shock and Vibration Symposium, Virginia Beach, 14–16 November 1989
H.U. Mair, Review: hydrocodes for structural response to underwater explosion. Shock Vibration 6 (1999) 81–96
Kwon, Y.W., Cunningham, R.E., Comparison of USA-DYNA finite element models for a stiffened shell subjected to underwater shock, Computers & Structures 66 (1998) 127–144 CrossRef
Huang, H., Wang, Y.F., Early-times interaction of a spherical acoustic waves and cylindrical elastic shell, J. Acoustical Soc. Amer. 50 (1971) 885–891 CrossRef
Huang, H., Wang, Y.F., Asymptotic fluid-structure interaction theories for acoustic radiation prediction, J. Acoustical Soc. Amer. 77 (1985) 1389–1394 CrossRef
Geers, T.L., Residual potential and approximation methods for three-dimensional fluid-structure interaction problems, J. Acoustical Soc. Amer. 49 (1971) 1505–1510 CrossRef
Geers, T.L., Felippa, C.A., Doubly asymptotic approximations for vibration analysis of submerged structures, J. Acoustical Soc. Amer. 73 (1983) 1152–1159 CrossRef
Chertock, G., The Transient flexural vibrations of ship-like structures exposed to underwater explosions, J. Acoustical Soc. Amer. 48 (1970) 170–180 CrossRef
Shin, Y.S., Chisum, J.E., Modeling and simulation of underwater shock problems using a coupled Lagrangian-Eulerian analysis approach, Shock Vibration 4 (1997) 1–10 CrossRef
Shin, Y.S., Santiago, L.D., Surface ship shock modeling and simulation: two-dimensional analysis, Shock Vibration 5 (1998) 129–137 CrossRef
Y. Le Bras, D. Vienne, Underwater explosion response of an SSK, UDT Conference, Amsterdam, 22 June 2005
Liang, C.C., Tai, Y.S., Shock response of surface ship subjected to noncontact underwater explosions, Ocean Eng. 33 (2006) 748–772 CrossRef
Besnier, F., Simulation numérique et conception des structures de grands navires, Mécanique & Industries 7 (2006) 213–222 CrossRef
Iakovlev, S., External shock loading on a submerged fluid-filled cylindrical shell, J. Fluids Structures 22 (2006) 997–1028 CrossRef
Iakovlev, S., Submerged fluid-filled cylindrical shell subjected to a shock wave: fluid-structure interaction effects, J. Fluids Structures 23 (2007) 117–142 CrossRef
Pearson, A., Blake, J.R., Otto, A.R., Jets in bubble, J. Eng. Math. 48 (2004) 391–412 CrossRef
Drikakis, D., Ofengeim, D., Timofeev, E., Voionovich, P., Computation of non stationary shock wave/cylinder interaction using adaptive grid methods, J. Fluids Structures 11 (1997) 665–691 CrossRef
Sprague, M.A., Geers, T.L., A spectral element/finite element analysis of a ship like structure subjected to an underwater explosion, Computer methods in applied, Mechanics Eng. 195 (2006) 2149–2167
F. Axisa, Modélisation des systèmes mécaniques, Hermès, 2001
C. Leblond, Modélisation de phénomènes fortement instationnaires en milieu couplé, Application au dimensionnement de structures immergées aux explosions sous-marines, Thèse de doctorat, Université de Nantes, 6 décembre 2007
Brancik, L., Utilization of Matlab in simulation of linear hybrid circuits, Radioengineering 12 (2003) 6–11