本文關(guān)鍵詞：微小碎片撞擊效應(yīng)損傷特征與機(jī)理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類航天活動(dòng)的增加,空間碎片的含量與日俱增,微小空間碎片成為影響航天器在軌服役壽命與可靠性的重要空間環(huán)境因素之一。本文采用激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)實(shí)現(xiàn)了空間碎片環(huán)境的地面模擬。利用激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)具有撞擊粒子與撞擊坑一一對應(yīng)的優(yōu)勢,將光學(xué)材料撞擊效應(yīng)與具體撞擊碎片相對應(yīng),通過光學(xué)顯微鏡,體式顯微鏡以及掃描電鏡的表征,研究分析了撞擊碎片特征參數(shù)與光學(xué)材料損傷特征與機(jī)理。同時(shí)參照球形粒子撞擊方程的經(jīng)驗(yàn)公式,結(jié)合高速撞擊動(dòng)力學(xué),建立適應(yīng)于激光驅(qū)動(dòng)飛片地面模擬空間微小碎片技術(shù)的高速撞擊方程,探討空間微小碎片高速撞擊效應(yīng)的地面模擬差異。本文選取石英玻璃作為試驗(yàn)使用的光學(xué)玻璃,分別選用不同工藝方法制備飛片靶,通過激光驅(qū)動(dòng)不同工藝制備的金屬薄膜來確定適用于激光驅(qū)動(dòng)飛片的技術(shù)飛片靶的最佳薄膜。通過不同速度的飛片對光學(xué)石英玻璃進(jìn)行高速撞擊實(shí)驗(yàn),通過對撞擊的坑深和坑徑的觀察,發(fā)現(xiàn)光學(xué)玻璃表面的撞擊坑的坑深和坑徑隨著速度的增大,呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律。同時(shí),通過改變飛片的長徑比研究飛片邊界幾何因素對光學(xué)石英玻璃高速撞擊損傷缺陷形貌的影響,發(fā)現(xiàn)不同形狀的粒子對撞擊坑的成坑有著不同的撞擊機(jī)制。本文最后在撞擊損傷效應(yīng)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合超高速碰撞動(dòng)力學(xué),從材料碰撞的機(jī)理上闡述了片狀與球狀粒子撞擊損傷規(guī)律的差異,結(jié)合球形粒子撞擊方程經(jīng)驗(yàn)公式和粒子邊界幾何因素修正,建立適應(yīng)于激光驅(qū)動(dòng)飛片地面模擬空間微小碎片技術(shù)的高速撞擊方程。
【關(guān)鍵詞】：激光驅(qū)動(dòng)飛片 飛片靶 高速撞擊 邊界幾何因素 撞擊方程
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：V528;V416
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-21
• 1.1 課題的背景研究與提出8
• 1.2 空間碎片的環(huán)境8-11
• 1.2.1 空間碎片的形狀9-10
• 1.2.2 空間碎片的分類10
• 1.2.3 空間碎片撞擊的危害10-11
• 1.3 超高速動(dòng)力學(xué)的研究11-13
• 1.3.1 高速撞擊下的靶板材料的損傷11-12
• 1.3.2 高速碰撞中沖擊波的傳播12-13
• 1.3.3 靶材的破壞模式13
• 1.4 高速撞擊下彈靶的物理效應(yīng)13-15
• 1.4.1 撞擊速度對靶材的動(dòng)態(tài)響應(yīng)14-15
• 1.4.2 靶板厚度對靶材的動(dòng)態(tài)響應(yīng)15
• 1.5 激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)的介紹15-16
• 1.5.1 激光驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)的基本原理16
• 1.6 激光與材料的相互作用16-20
• 1.6.1 激光對材料的熔融現(xiàn)象17-18
• 1.6.2 激光對材料的氣化現(xiàn)象18-19
• 1.6.3 激光驅(qū)動(dòng)飛片的物理過程19
• 1.6.4 激光驅(qū)動(dòng)飛片的撞擊成坑過程19-20
• 1.7 研究目的和內(nèi)容20-21
• 第二章 材料與試驗(yàn)方法21-28
• 2.1 試驗(yàn)材料21
• 2.1.1 飛片靶的制備21
• 2.2 飛片速度的測量21-24
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)備24-25
• 2.3.1 脈沖固體激光器24
• 2.3.2 數(shù)字示波器24-25
• 2.3.3 真空容器25
• 2.4 分析測試方法25-28
• 2.4.1 光學(xué)顯微鏡25-26
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡26
• 2.4.3 體式顯微鏡26-27
• 2.4.4 image-pro-plus軟件27-28
• 第三章 激光驅(qū)動(dòng)飛片特征參數(shù)的影響因素研究28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 激光能量對飛片速度的影響28-29
• 3.3 激光光束參數(shù)的設(shè)定29-31
• 3.3.1 激光光束的形狀和結(jié)構(gòu)29-30
• 3.3.2 激光光路的調(diào)整30-31
• 3.4 燒蝕涂層的計(jì)算31-32
• 3.5 不同制備工藝的金屬薄膜對激光驅(qū)動(dòng)飛片完整性的影響32-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 碎片撞擊損傷特征與機(jī)理34-47
• 4.1 引言34
• 4.2 速度對靶材宏觀形貌損傷特征的影響34-39
• 4.2.1 速度對撞擊坑大小的影響35-36
• 4.2.2 速度對撞擊坑深的影響36-37
• 4.2.3 激光驅(qū)動(dòng)飛片撞擊靶材的極限速度37-39
• 4.3 碎片幾何邊界因素（長徑比）對靶材宏觀形貌損傷特征的影響39-44
• 4.4 高速撞擊后材料微觀組織的損傷變化44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-47
• 第五章 激光驅(qū)動(dòng)飛片撞擊特征參數(shù)方程的建立47-55
• 5.1 引言47
• 5.2 彈坑的形成過程47-48
• 5.3 球形彈丸與片狀彈丸的不同撞擊損傷規(guī)律48-51
• 5.4 片狀粒子的多特征損傷方程建立與驗(yàn)證51-53
• 5.5 激光驅(qū)動(dòng)近球形粒子的展望53-54
• 5.6 本章結(jié)論54-55
• 第六章 全文總結(jié)55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明61-62
• 致謝62-64

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓長生 ,李維新;平面加載下球殼飛片的運(yùn)動(dòng)[J];爆炸與沖擊;1987年03期

2 張友君;谷巖;裴曉陽;杜金梅;楊佳;喻寅;;網(wǎng)絡(luò)爆轟驅(qū)動(dòng)飛片的設(shè)計(jì)技術(shù)[J];爆炸與沖擊;2012年05期

3 王翔;譚凱元;文尚剛;劉清杰;葉輝;;飛片材料對電爆驅(qū)動(dòng)飛片速度的影響[J];含能材料;2014年02期

4 付秋菠;蔣小華;郭菲;王麗玲;王亮;;爆炸箔尺寸對飛片速度的影響[J];兵工學(xué)報(bào);2010年04期

5 沈強(qiáng),王傳彬,張聯(lián)盟,平井敏雄;一種具有密度梯度的飛片材料的制備[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2002年02期

6 蔣小華;陳清疇;李敏;彭其先;;一種小型炸藥驅(qū)動(dòng)飛片裝置的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[J];含能材料;2010年06期

7 金傳山;黃力;李素亮;;桔梗雙飛片產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)工藝研究[J];中藥材;2011年06期

8 梁龍河,范中波,胡曉棉;電爆炸箔加速飛片的數(shù)值模擬研究[J];兵工學(xué)報(bào);1999年02期

9 于春紅,陸守香,高銘;炸藥爆炸驅(qū)動(dòng)的飛片增壓系統(tǒng)研究[J];煤礦爆破;1998年02期

10 覃文志;龍新平;何碧;蔣小華;;BNCP驅(qū)動(dòng)飛片實(shí)驗(yàn)測試及數(shù)值模擬[J];火工品;2012年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙峰;文尚剛;孫承緯;鄧文榮;張克明;王廣軍;龔晏青;;串聯(lián)裝置加速飛片的實(shí)驗(yàn)[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2001）[C];2001年

2 羅平慶;張永慧;;鋁飛片斜腔靶實(shí)驗(yàn)的一維模擬[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2001）[C];2001年

3 趙劍衡;孫承緯;譚福利;王桂吉;劉倉理;唐小松;羅非;;一維平面磁驅(qū)動(dòng)等熵加載發(fā)射飛片技術(shù)探索[A];祝賀鄭哲敏先生八十華誕應(yīng)用力學(xué)報(bào)告會——應(yīng)用力學(xué)進(jìn)展論文集[C];2004年

4 尹強(qiáng);郭菲;鄭海廣;;光纖法飛片測速及應(yīng)用[A];第八屆全國爆炸力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

5 谷卓偉;申永明;林杭;;激光驅(qū)動(dòng)帶窗口飛片實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究[A];第八屆全國沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)討論會會議論文集[C];2007年

6 朱聰;李金柱;;平板撞擊試驗(yàn)的SPH方法模擬[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

7 張柱;寧建國;欒廣博;;爆炸驅(qū)動(dòng)飛片的數(shù)值模擬[A];第十屆全國沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

8 童慧峰;王德生;谷巖;韓長生;陳光華;李澤仁;馬如超;;飛片在平面爆轟加載下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2001）[C];2001年

9 趙翔;蘇偉;李東杰;高楊;席仕偉;;基于激光驅(qū)動(dòng)的飛片動(dòng)能耦合效率理論分析[A];2008年激光探測、制導(dǎo)與對抗技術(shù)研討會論文集[C];2008年

10 黃秀光;馬民勛;;飛片碰靶產(chǎn)生沖擊波的簡化模型[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（1999）[C];1999年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 吳立志;激光驅(qū)動(dòng)金屬飛片沖擊起爆技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2010年

2 趙翔;激光驅(qū)動(dòng)飛片點(diǎn)火設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2009年

3 劉會霞;激光驅(qū)動(dòng)飛片加載金屬箔板間接沖擊微成形研究[D];江蘇大學(xué);2011年

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1 郝斌斌;飛片碰撞擾動(dòng)法研究金屬鋁的強(qiáng)度效應(yīng)[D];西南交通大學(xué);2015年

2 劉增軍;兩級爆炸驅(qū)動(dòng)飛片的沖擊起爆技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2016年

3 劉浩銳;微小碎片撞擊效應(yīng)損傷特征與機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2014年

4 姜玉曦;無沖擊加速大質(zhì)量飛片的研究[D];中國工程物理研究院;2001年

5 程松;小尺寸裝藥爆轟驅(qū)動(dòng)飛片速度測試研究[D];中北大學(xué);2010年

6 蔣麗;飛片起爆的能量表征法研究[D];華北工學(xué)院;2003年

7 張朝輝;磁場等熵驅(qū)動(dòng)飛片技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究[D];中國工程物理研究院;2004年

8 王猛;激光驅(qū)動(dòng)飛片起爆系統(tǒng)能量利用率的研究[D];中國工程物理研究院;2013年

9 譚汝媚;小飛片起爆細(xì)化炸藥的沖擊起爆特性研究[D];中北大學(xué);2005年

10 唐孝容;高速運(yùn)動(dòng)飛片的法布里—珀羅干涉測量技術(shù)研究[D];中國工程物理研究院;2006年

  本文關(guān)鍵詞：微小碎片撞擊效應(yīng)損傷特征與機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：287408