隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷進步以及國防安全需求的不斷提升,當(dāng)今的航空航天類飛行器已經(jīng)全面進入高速、高動壓、高過載的“三高”時代。在如此嚴(yán)峻的力學(xué)環(huán)境條件下,飛行器極易受到?jīng)_擊作用的影響,導(dǎo)致其受損、失效乃至發(fā)生爆炸,造成無法估量的后果。這主要是因為在航空航天類飛行器的內(nèi)部除了高強度金屬和電子元器件外,還包含有大量的脆性固體,如導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部內(nèi)的含能材料、航天飛機機身隔熱陶瓷以及戰(zhàn)斗機的座艙風(fēng)擋等。這些脆性固體在制造或合成的過程中不可避免的會在其內(nèi)部引入孔洞、裂紋、雜質(zhì)等缺陷,導(dǎo)致其對沖擊作用比較敏感。在沖擊作用下,飛行器內(nèi)部含缺陷脆性固體的力學(xué)行為會直接影響飛行器本身的可靠性、安全性以及戰(zhàn)場生存能力。因此,本文選取飛行器內(nèi)部脆性固體的典型代表——聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl Methacrylate,英文縮寫PMMA,俗稱有機玻璃）作為研究對象,并在其內(nèi)部人為預(yù)置圓孔型缺陷,以所建立的脆性固體數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),綜合運用固體力學(xué)、沖擊波物理以及材料科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識和研究方法,采用實物實驗與有限元模擬相結(jié)合的研究手段,全面對比研究了納秒激光沖擊方式（低壓短脈沖）和分離式霍普金森壓桿沖擊... 

【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)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 沖擊加載方式與診斷技術(shù)
        1.2.1 主要沖擊加載方式
        1.2.2 主要診斷技術(shù)
    1.3 PMMA力學(xué)特性的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 不同應(yīng)變率下的拉壓實驗研究
        1.3.2 斷裂擴展與損傷分析
        1.3.3 本構(gòu)方程的建立與數(shù)值模擬
    1.4 沖擊作用下含缺陷脆性固體力學(xué)行為的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 實驗探索
        1.4.2 數(shù)值模擬
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 沖擊作用下飛行器內(nèi)部脆性固體的數(shù)學(xué)模型
    2.1 力學(xué)基本模型
    2.2 沖擊波傳播模型
        2.2.1 沖擊波基礎(chǔ)理論
        2.2.2 沖擊絕熱關(guān)系
        2.2.3 沖擊波的反射和透射
    2.3 材料模型
        2.3.1 狀態(tài)方程
        2.3.2 本構(gòu)方程
        2.3.3 損傷模型
    2.4 小結(jié)
第3章 納秒激光沖擊實驗研究
    3.1 激光驅(qū)動沖擊波產(chǎn)生方法
        3.1.1 激光燒蝕層厚度的選擇
        3.1.2 激光燒蝕過程中沖擊壓力的估算
    3.2 樣品靶的設(shè)計與制備
        3.2.1 樣品靶的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.2 樣品層的制備方法
        3.2.3 沖擊波產(chǎn)生層的制備方法
    3.3 時間分辨的激光加載-探測方法
        3.3.1 實驗設(shè)備介紹
        3.3.2 光路和電路的布置
        3.3.3 具體實驗步驟
    3.4 實驗結(jié)果及分析
    3.5 小結(jié)
第4章 基于納秒激光加載的仿真分析
    4.1 仿真初邊值條件與網(wǎng)格劃分
    4.2 仿真結(jié)果及分析
        4.2.1 單一圓孔缺陷
        4.2.2 雙圓孔缺陷
    4.3 小結(jié)
第5章 SHPB沖擊實驗研究
    5.1 SHPB實驗技術(shù)
    5.2 SHPB實驗中存在的問題及處理方法
        5.2.1 彌散效應(yīng)
        5.2.2 應(yīng)力不均勻效應(yīng)
        5.2.3 端面摩擦效應(yīng)
    5.3 超動態(tài)應(yīng)變儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與標(biāo)定方法
        5.3.1 超動態(tài)應(yīng)變儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
        5.3.2 超動態(tài)應(yīng)變儀的標(biāo)定方法
    5.4 實驗樣品的設(shè)計與制備
    5.5 實驗方案及步驟
        5.5.1 實驗方案
        5.5.2 實驗步驟
    5.6 實驗結(jié)果及分析
    5.7 小結(jié)
第6章 基于SHPB沖擊方式的仿真分析
    6.1 初邊值條件與仿真設(shè)置
    6.2 仿真結(jié)果及分析
        6.2.1 直徑2mm圓孔缺陷
        6.2.2 直徑1mm圓孔缺陷
    6.3 小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 兩種沖擊方式對比
    7.2 主要研究成果
    7.3 創(chuàng)新點
    7.4 工作展望
參考文獻
附錄
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]含裂紋缺陷的脆性材料沖擊三點彎曲試驗[J]. 丁晨曦,許鵬,王學(xué)東,馬佳輝.  中國礦業(yè). 2017(03)
[6]用于瞬態(tài)高速飛片速度測量的光子多普勒測速系統(tǒng)[J]. 吳立志,陳少杰,葉迎華,沈瑞琪,劉衛(wèi).  紅外與激光工程. 2016(12)
[7]膨脹環(huán)受力歷史對應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響[J]. 郭昭亮,范誠,劉明濤,湯鐵鋼,劉倉理.  爆炸與沖擊. 2016(06)
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博士論文
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[2]非理想裂紋準(zhǔn)脆性擴展的多尺度分析及其應(yīng)用[D]. 周勝.東南大學(xué) 2017
[3]沖擊載荷下脆性顆粒材料多尺度變形破碎特性研究[D]. 黃俊宇.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[4]預(yù)制缺陷的H-K9L玻璃的動態(tài)斷裂研究[D]. 胡昌明.中國工程物理研究院 2010
[5]飛機座艙透明件設(shè)計理論及應(yīng)用[D]. 張志林.南京航空航天大學(xué) 2005

碩士論文
[1]典型聚合物材料應(yīng)變率相關(guān)本構(gòu)模型研究[D]. 穆磊金.西南科技大學(xué) 2017
[2]基于SHPB的液壓膨脹環(huán)實驗研究[D]. 張佳.寧波大學(xué) 2017
[3]爆炸加載下柱殼剪切斷裂的機理研究[D]. 俞鑫爐.寧波大學(xué) 2014
[4]絕熱剪切帶形成若干問題研究[D]. 付應(yīng)乾.寧波大學(xué) 2013
[5]超高壓錳銅電阻壓力計的研制[D]. 冷瑩瑩.天津大學(xué) 2012
[6]二級輕氣炮超高速撞擊實驗測控系統(tǒng)研究[D]. 鄧云飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3525546