日趨增多的空間碎片對航天器在軌安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重威脅,特別是隨著我國載人航天事業(yè)的發(fā)展,對應(yīng)用于載人密封艙的空間碎片超高速撞擊在軌感知技術(shù)提出了迫切需求。目前,通過研究單彈丸超高速撞擊鋁合金平板的聲發(fā)射現(xiàn)象,初步驗(yàn)證了基于聲發(fā)射的在軌感知技術(shù)對于空間碎片超高速撞擊在軌運(yùn)行航天器事件的實(shí)時感知、定位及損傷模式識別具有較好的應(yīng)用前景。然而,載人密封艙通常裝有防護(hù)屏且其艙壁具有加筋、隔框及焊縫等多種形式的凸起,導(dǎo)致空間碎片撞擊載人密封艙產(chǎn)生的超高速撞擊聲發(fā)射信號特性及其傳播規(guī)律更加復(fù)雜:空間碎片擊穿防護(hù)屏形成的二次碎片云撞擊密封艙艙壁將產(chǎn)生大量點(diǎn)狀聲發(fā)射源;感知系統(tǒng)將同時采集經(jīng)支撐構(gòu)件傳播進(jìn)入艙壁的防護(hù)屏超高速撞擊聲發(fā)射信號;艙壁中傳播的聲發(fā)射信號受到艙壁表面凸起的干涉作用,其波形及衰減特性將發(fā)生變化。載人密封艙的復(fù)雜結(jié)構(gòu)給聲發(fā)射在軌感知技術(shù),特別是給基于聲發(fā)射的艙壁損傷模式識別技術(shù)的工程應(yīng)用帶來了困難。本文以空間站密封艙結(jié)構(gòu)為研究對象,針對二次碎片云超高速撞擊聲發(fā)射源時序特性、聲發(fā)射信號在艙壁表面凸起作用下的幅值衰減特性、支撐構(gòu)件導(dǎo)致的屏/艙間聲發(fā)射信號干擾現(xiàn)象等問題開展深入研究,制定傳感... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 密封艙艙壁損傷在軌感知技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氣體泄漏在軌監(jiān)測技術(shù)
        1.2.2 空間碎片超高速撞擊在軌感知技術(shù)
    1.3 聲發(fā)射在軌感知技術(shù)研究現(xiàn)狀及工程應(yīng)用進(jìn)展
        1.3.1 單彈丸超高速撞擊聲發(fā)射現(xiàn)象研究現(xiàn)狀
        1.3.2 聲發(fā)射在軌感知技術(shù)工程應(yīng)用進(jìn)展
    1.4 PVDF壓電薄膜機(jī)理及工程應(yīng)用進(jìn)展
        1.4.1 PVDF壓電薄膜機(jī)理
        1.4.2 PVDF壓電薄膜工程應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.5 問題與關(guān)鍵技術(shù)
    1.6 主要研究內(nèi)容
第2章 聲發(fā)射信號獲取技術(shù)
    2.1 引言
    2.2 典型載人密封艙結(jié)構(gòu)
    2.3 超高速撞擊聲發(fā)射信號的實(shí)驗(yàn)采集
    2.4 仿真槍槍擊聲發(fā)射信號的實(shí)驗(yàn)采集
    2.5 超高速撞擊與仿真槍槍擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其對比校驗(yàn)
        2.5.1 板波的模態(tài)、頻散與速度
        2.5.2 信號模態(tài)成分對比
        2.5.3 信號強(qiáng)度對比
    2.6 超高速撞擊聲發(fā)射現(xiàn)象的數(shù)值模擬
        2.6.1 材料模型
        2.6.2 幾何模型
    2.7 超高速撞擊實(shí)驗(yàn)與數(shù)值仿真結(jié)果及其對比校驗(yàn)
    2.8 本章小結(jié)
第3章 二次碎片云聲發(fā)射源時序特性及定位方法研究
    3.1 引言
    3.2 二次碎片云超高速撞擊聲發(fā)射源時序特性
        3.2.1 二次碎片云點(diǎn)狀聲發(fā)射源的產(chǎn)生時序
        3.2.2 點(diǎn)源信號的傳播時序與時序最速點(diǎn)
    3.3 典型靶板中的時序最速點(diǎn)位置分布特征
        3.3.1 波速測量
        3.3.2 時序最速點(diǎn)在鋁合金平板中的位置分布特征
        3.3.3 時序最速點(diǎn)在密封艙艙壁中的位置分布特征
    3.4 二次碎片云超高速撞擊聲發(fā)射源定位算法
        3.4.1 虛擬波陣面法定位單一點(diǎn)狀聲發(fā)射源的原理
        3.4.2 虛擬波陣面法定位二次碎片云超高速撞擊聲發(fā)射源的原理
        3.4.3 定位測試與結(jié)果分析
    3.5 時序失效信號時頻特性及其辨識技術(shù)
        3.5.1 二次碎片云超高速撞擊現(xiàn)象的數(shù)值模擬
        3.5.2 數(shù)值仿真結(jié)果及分析
        3.5.3 時序失效信號辨識技術(shù)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 超高速撞擊聲發(fā)射信號在艙壁中的衰減特性研究
    4.1 引言
    4.2 典型密封艙艙壁結(jié)構(gòu)中的聲發(fā)射信號波形特征
        4.2.1 超高速撞擊聲發(fā)射信號在靶板表面凸起處的散射現(xiàn)象
        4.2.2 散射現(xiàn)象對超高速撞擊聲發(fā)射信號波形特征的影響
    4.3 P波衰減特性
        4.3.1 靶板表面凸起對P波首波谷幅度衰減特性的影響
        4.3.2 P波在典型載人密封艙艙壁中的衰減特性分析
        4.3.3 P波衰減特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.4 S波衰減特性
        4.4.1 密封艙艙壁槍擊聲發(fā)射源定位實(shí)驗(yàn)
        4.4.2 到達(dá)時刻求取及信號S波強(qiáng)度分析
        4.4.3 聲發(fā)射源定位結(jié)果與分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 屏/艙聲發(fā)射信號耦合傳播特性研究
    5.1 引言
    5.2 圓柱支撐構(gòu)件對超高速撞擊聲發(fā)射信號傳播特性的影響
        5.2.1 彈丸超高速撞擊雙層板構(gòu)件實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.3 屏/艙信號在防護(hù)結(jié)構(gòu)中的傳播時序特性
        5.3.1 傳播時序特性分析
        5.3.2 傳播時序特性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.4 艙壁無干擾區(qū)域與屏/艙干擾現(xiàn)象解決方案
    5.5 本章小結(jié)
第6章 典型載人密封艙聲發(fā)射傳感器布局方案設(shè)計
    6.1 引言
    6.2 防護(hù)屏與艙壁無干擾區(qū)域范圍
        6.2.1 屏/艙聲發(fā)射信號在密封艙結(jié)構(gòu)中的傳播時序特性
        6.2.2 艙壁無干擾區(qū)域
    6.3 聲發(fā)射信號衰減特性與傳感器布局方案
        6.3.1 信號噪聲水平
        6.3.2 信號強(qiáng)度水平及傳感器布局方案
    6.4 本章小結(jié)
第7章 基于PVDF的艙壁損傷模式識別方法研究
    7.1 引言
    7.2 基于PVDF的艙壁損傷模式識別技術(shù)方案
    7.3 PVDF探頭超高速撞擊信號辨識技術(shù)
        7.3.1 超高速撞擊實(shí)驗(yàn)
        7.3.2 敲擊實(shí)驗(yàn)
    7.4 超高速撞擊信號辨識技術(shù)
    7.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
個人簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于PVDF壓電傳感器的空間微小碎片探測系統(tǒng)規(guī)劃研究[D]. 張慶志.中北大學(xué) 2012
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[3]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的空間碎片損傷模式識別研究[D]. 熊秋鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]屏艙聲發(fā)射信號耦合及對在軌感知系統(tǒng)定位的影響研究[D]. 向明江.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[5]PVDF壓電薄膜及其傳感器的制備與性能研究[D]. 朱金海.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[6]空間碎片在軌感知系統(tǒng)中FRP層合板聲發(fā)射定位技術(shù)研究[D]. 劉治東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3047475