發(fā)布時間：2021-04-16 09:24

　　航天器運行軌道存在大量的空間碎片,嚴(yán)重威脅航天器的安全在軌運行,需要在航天器表面增加防護結(jié)構(gòu)。纖維織物具有高強度、高模量、抗沖擊性能優(yōu)異,以及可柔性折疊、展開體積比大等特點,在太空中可以展開形成多屏大間距的防護結(jié)構(gòu)。因此,在空間碎片防護方面,纖維織物具有很好的應(yīng)用前景�？臻g碎片與航天器防護結(jié)構(gòu)超高速碰撞（Hypervelocity Impact,HVI）過程中,由于撞擊區(qū)域受到極高的沖擊壓力,發(fā)生能量轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生急劇溫升,且碎片云會由于溫度升高發(fā)生相變等現(xiàn)象,導(dǎo)致其侵徹能力發(fā)生變化,從而影響防護結(jié)構(gòu)的防護性能。超高速碰撞過程中的熱-力學(xué)特性研究具有重要意義,可為防護結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供參考依據(jù)。本文開展了纖維織物超高速碰撞熱-力學(xué)特性研究,主要包括以下工作:1)針對纖維織物的結(jié)構(gòu)特性,建立其超高速碰撞熱-力學(xué)特性仿真分析模型。首先從纖維織物的紗線編織結(jié)構(gòu)出發(fā),建立編織紗線細(xì)觀單胞幾何模型。其次,確定了纖維織物本構(gòu)模型、狀態(tài)方程以及失效準(zhǔn)則,結(jié)合FEM-SPH耦合方法,建立了纖維織物超高速碰撞熱-力學(xué)仿真分析模型并進行仿真計算。然后,將計算結(jié)果與文獻實驗結(jié)果進行比較,兩者結(jié)果吻合度較好,驗證了本... 

【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)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Whipple防護結(jié)構(gòu)原理

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4圖1-2柔性可擴展防護結(jié)構(gòu)圖1-3試驗中彈靶結(jié)構(gòu)及觀察板損傷識別就國內(nèi)進展而言，“十一五”期問，以空問碎片研究專項中的航天器防護工程為背景，采用地面模擬試驗、數(shù)值仿真和理論分析相結(jié)合的技術(shù)手段，對主要國產(chǎn)航天材料及其典型防護構(gòu)型進行了深入研究，建立了國產(chǎn)防護材料的超高速碰撞損傷方程及單、雙層板防護結(jié)構(gòu)的碰撞極限方程，獲取了典型防護結(jié)構(gòu)的碰撞極限曲線，為我國航天器特別是載人航天器的防護設(shè)計提供了經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃凸こ虜?shù)據(jù);創(chuàng)新性地開展了碳化硅和玄武巖纖維布的防護效應(yīng)及其機理研究，可為打破國外先進材料禁運創(chuàng)造條件，并可應(yīng)用于未來空問站的建設(shè)結(jié)合未來航天器防護需求，完成了空間碎片風(fēng)險評估和部分防護設(shè)計研究工作，對我國自主研發(fā)的填充式Whipple防護結(jié)構(gòu)進行了系列研究[12]。大量試驗表明:在填充的纖維層總面密度為0.135g/cm3(相當(dāng)于厚度為0.5mm的鋁合金板)的情況下，SiC/Kevlar填充Whipple防護結(jié)構(gòu)、玄武巖纖維布/Kevlar填充Whipple防護結(jié)構(gòu)的防護性能明顯優(yōu)于等面密度的三層鋁合金板防護屏(如圖1-4（a）和圖1-4(b)，且與國外Nextel/Kevlar填充Whipple防護屏的防護能力相當(dāng)(如圖1-

試驗中彈靶結(jié)構(gòu)及觀察板損傷識別

【參考文獻】：
期刊論文
[1]彈體材料在超高速碰撞過程中的物相演化[J]. 李依瀟,王生捷.  高壓物理學(xué)報. 2019(06)
[2]超高速碰撞產(chǎn)生的碎片云研究進展[J]. 邸德寧,陳小偉,文肯,張春波.  兵工學(xué)報. 2018(10)
[3]含能材料防護屏在球形彈丸超高速撞擊下的穿孔特性研究[J]. 武強,張慶明,龍仁榮,龔自正.  兵工學(xué)報. 2017(11)
[4]超高速撞擊厚靶過程的能量分配研究[J]. 唐恩凌,徐名揚,張慶明,王猛,相升海,夏瑾,劉淑華,賀麗萍,韓雅菲,張立佼,吳盡,張爽,袁健飛.  固體力學(xué)學(xué)報. 2016(02)
[5]鋁超高速碰撞產(chǎn)生等離子體相變潛熱的理論研究[J]. 劉志祥,張慶明.  兵工學(xué)報. 2014(S2)
[6]超高速碰撞產(chǎn)生等離子體的毀傷特性研究[J]. 寧建國,栗建橋,宋衛(wèi)東.  力學(xué)學(xué)報. 2014(06)
[7]超高速撞擊產(chǎn)生碎片云相分布數(shù)值模擬[J]. 唐蜜,劉倉理,李平,鐘敏,柏勁松,謝龍.  強激光與粒子束. 2012(09)
[8]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)
[9]超高速碰撞產(chǎn)生等離子體電磁特性的研究進展[J]. 唐恩凌,張慶明,相升海,楊明海,李樂新,張薇.  強激光與粒子束. 2011(04)
[10]超高速碰撞LY12鋁靶產(chǎn)生等離子體的電子溫度診斷[J]. 唐恩凌,張慶明,張健.  爆炸與沖擊. 2009(03)

碩士論文
[1]纖維編織材料超高速撞擊特性研究[D]. 祖振南.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]超高速碰撞LY12鋁靶產(chǎn)生閃光的輻射特性研究[D]. 王迪.沈陽理工大學(xué) 2015
[3]溫度對編織材料防護結(jié)構(gòu)超高速撞擊特性的影響[D]. 蒲東東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：3141171