發(fā)布時間：2021-04-07 09:49

　　隨著“防-隔熱與結(jié)構(gòu)一體化”先進設(shè)計理念的提出，飛行器熱防護系統(tǒng)在高溫、微流星體等復(fù)雜服役環(huán)境下的整體抗沖擊性能正在受到各個發(fā)達國家的重視。平紋編織C/SiC復(fù)合材料（2D-C/SiC）克服了傳統(tǒng)陶瓷材料脆性大和可靠性差的弱點，具有高比強度、高比模量、耐高溫、抗氧化和低密度等諸多優(yōu)點，在熱防護領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。因此開展2D-C/SiC材料的抗沖擊性能試驗和仿真計算研究，較好地描述材料在惡劣環(huán)境下的力學(xué)行為，為該材料的推廣應(yīng)用具有重要的工程意義。然而，2D-C/SiC材料在高速沖擊載荷作用下典型粉末化破壞行為的數(shù)值仿真對計算工具提出了挑戰(zhàn)。無網(wǎng)格SPH方法利用一系列離散分布的粒子表示整個物理模型，粒子之間不需要網(wǎng)格進行連接，在具有自由表面、可變性邊界、沖擊、爆炸等動態(tài)大變形問題中具有明顯優(yōu)勢。但是，SPH方法自身仍然存在一定的數(shù)值缺陷，改進和發(fā)展具有快速高精度的計算方法理論體系，對準確描述材料的力學(xué)行為以及損傷破壞過程是至關(guān)重要的。本文的研究工作主要圍繞2D-C/SiC復(fù)合材料展開，通過試驗和數(shù)值研究分析了平紋編織C/SiC復(fù)合材料的高溫高速抗沖擊特性，同時針對數(shù)值模擬中所采用的核心... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：167 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

新型的蓋板式熱防護結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的金屬連接件也會帶來大量的熱不匹配效應(yīng)。對此，研究人員提出了一種先進的 C/SiC 復(fù)合材料緊固件(如圖1-2)[136]，并對其耐高溫性能和抗疲勞行為進行了大量的實驗研究，發(fā)現(xiàn)它可以在 1600℃的高溫環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，近些年來學(xué)者們對 C/SiC 緊固件進行了大量的研究[137-145]。此外，C/SiC 復(fù)合材料已在火箭發(fā)動機構(gòu)件[146-147]、制動系統(tǒng)[148-152]、高溫光學(xué)成像[153-154]等，在此不再贅述。1.2.4 C/SiC 復(fù)合材料抗沖擊性能研究的重要性近空間飛行器服役的空間環(huán)境是相當復(fù)雜的，比如起飛和返回降落過程中可能面臨的冰雹和地面砂石的撞擊，以及在軌服役過程中可能遭遇的空間高速碎片及微流星體等等，都是飛行器安全服役所面臨的巨大威脅。因而，現(xiàn)代飛行器的熱防護系統(tǒng)不僅需要具備良好的防-隔熱性能，同時也需要能夠承受一定程度的基礎(chǔ)變形和機械載荷的作用，以保證飛行器主體結(jié)構(gòu)在服役過程中不被損壞。眾所周知的哥倫比亞號航天飛機事件正是由于燃料箱脫落的泡沫碎塊擊傷飛機外部的隔熱瓦所導(dǎo)致的嚴重事故，可見熱防護結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能與航天飛機的安全服役密切相關(guān)。要達到“防-隔熱與結(jié)構(gòu)一體化”的新型熱防護結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標，需要對 TPS 基礎(chǔ)材料進行實驗和數(shù)值模擬

基本理論格方法利用有限數(shù)量的離散粒子描述整個物理模型的狀態(tài)(如圖 1-3有一系列場變量，如速度、密度、位置、能量等等。各個粒子之間性，只需在初始狀態(tài)下在整個問題域中分布一定的粒子，而后質(zhì)量恒定律便會控制整個物理模型的演變過程。


本文編號：3123276