C/C復合材料作為一種高溫/超高溫防熱結構材料,已經逐漸成為再入航天器、高速飛行器等航空航天飛行器高溫區(qū)域外防熱的首選材料體系。在飛行器安裝、運輸、發(fā)射和飛行過程中難以避免存在一定的沖擊和撞擊事件,特別是日益增多的空間碎片更是給飛行器外防熱的C/C材料帶來巨大的安全隱患,C/C材料在不同溫度環(huán)境下的耐撞擊能力以及結構產生孔洞損傷后的防隔熱性能已經成為目前熱防護結構設計必須要考慮的問題。本文針對此問題,分別從數(shù)值模擬、試驗測試及損傷后防隔熱性能評價三個方面展開研究。本文首先結合彈丸侵徹平板問題建立了耦合溫度因素的高速撞擊問題數(shù)值模擬方法,計算分析了高溫環(huán)境C/C材料高速撞擊損傷動態(tài)過程及撞擊后表面損傷規(guī)律。并重點分析了熱應力對材料損傷的影響差異以及損傷孔洞導致熱防護結構的防隔熱性能退化。最后,重點研究了C/C板的厚度對損傷性能的影響規(guī)律。在數(shù)值模擬的基礎上,利用電阻加熱原理結合傳統(tǒng)的二級輕氣炮技術設計搭建了高溫高速撞擊實驗裝置。并通過彈丸正撞擊實驗著重分析了靶板溫度與彈丸速度因素對于C/C靶板的損傷影響規(guī)律。采用正交實驗方法開展了高溫環(huán)境撞擊因素影響分析,獲得了彈丸直徑、速度、入射角及靶... 

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

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 C/C材料的高速撞擊問題研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究的內容
第2章 C/C材料高溫高速撞擊問題數(shù)值模擬
    2.1 引言
    2.2 數(shù)值模擬方法設計
        2.2.1 模擬方案
        2.2.2 彈丸撞擊過程分析
        2.2.3 表面損傷形貌分析
    2.3 C/C靶板溫度因素損傷影響分析
        2.3.1 熱應力分布狀態(tài)
        2.3.2 熱應力作用環(huán)境撞擊損傷分析
        2.3.3 含損傷C/C材料的防隔熱性能分析
    2.4 C/C靶板厚度因素損傷影響分析
        2.4.1 靶板厚度 3mm及 5mm
        2.4.2 靶板厚度 10mm
    2.5 本章小結
第3章 高溫高速撞擊問題試驗研究
    3.1 引言
    3.2 實驗模型與裝置設計
        3.2.1 實驗模型
        3.2.2 可旋轉式高溫高速撞擊試驗裝置設計
        3.2.3 高溫環(huán)境下小尺寸彈丸速度的測量方法
    3.3 高溫環(huán)境的高速正撞擊實驗
        3.3.1 實驗方案設計
        3.3.2 溫度因素對于表面損傷影響規(guī)律
        3.3.3 速度因素對于表面損傷影響規(guī)律
    3.4 多因素影響的高速撞擊實驗
        3.4.1 正交實驗設計
        3.4.2 高溫環(huán)境撞擊過程分析
        3.4.3 多因素對于高速撞擊行為影響分析
    3.5 本章小結
第4章 C/C復合材料損傷后的熱力學性能評價
    4.1 引言
    4.2 含損傷C/C復合材料的力學性能評價
        4.2.1 實驗方案設計
        4.2.2 強度極限測定
        4.2.3 高溫環(huán)境撞擊損傷影響分析
    4.3 含損傷C/C材料的熱防護結構防隔熱性能評價
        4.3.1 實驗方案設計
        4.3.2 C/C熱防護試驗結構的防隔熱功能有效性測試
        4.3.3 含損傷C/C材料熱防護試驗結構的防隔熱性能分析
    4.4 本章小結
結論
附錄 1：陶瓷材料模型的參數(shù)設置
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]碎片云超高速撞擊聲發(fā)射信號特征分析[J]. 龐寶君,張凱,林敏,劉源.  高壓物理學報. 2014(06)
[2]鋁球彈丸高速正撞擊鋁網防護屏破碎特性的數(shù)值模擬研究[J]. 管公順,牛瑞濤,龐寶君.  高壓物理學報. 2013(05)
[3]二維平紋編織C/SiC復合材料的超高速碰撞實驗[J]. 楊揚,徐緋,張岳青,莫建軍,陶彥輝.  爆炸與沖擊. 2013(02)
[4]新型一體化熱防護系統(tǒng)熱力分析與試驗研究[J]. 解維華,霍施宇,楊強,杜翀,孟松鶴,韓杰才.  航空學報. 2013(09)
[5]空間碎片防護研究最新進展[J]. 韓增堯,龐寶君.  航天器環(huán)境工程. 2012(04)
[6]可重復使用熱防護系統(tǒng)試驗驗證技術概述[J]. 任青梅,成竹.  強度與環(huán)境. 2010(06)
[7]金屬熱防護系統(tǒng)邊緣熱短路研究[J]. 解維華,孟松鶴,杜善義,韓杰才,張博明.  航空學報. 2010(05)
[8]用LS-DYNA模擬柱狀彈丸侵徹薄鋼板過程[J]. 鄭鑫,焦志剛.  沈陽理工大學學報. 2009(05)
[9]溫度對Whipple防護屏彈道極限參數(shù)影響的試驗研究[J]. 黃潔,陳萍,簡和祥,李毅,柳森.  宇航學報. 2008(03)
[10]航天飛機考慮意外損傷時防熱系統(tǒng)的健康管理研究[J]. 宣建林,馮蘊雯,張茂,宋筆鋒.  機械強度. 2007(05)

博士論文
[1]彈丸超高速撞擊薄板碎片云建模研究[D]. 遲潤強.哈爾濱工業(yè)大學 2010

碩士論文
[1]一體化熱防護系統(tǒng)設計與綜合效能評估方法研究[D]. 楊強.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]溫度對編織材料防護結構超高速撞擊特性的影響[D]. 蒲東東.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]碳纖維/環(huán)氧復合材料高速撞擊損傷效應研究[D]. 王洋.哈爾濱工業(yè)大學 2009



本文編號：3037539