隨著國際上航天發(fā)射活動日益頻繁,在軌的空間碎片數(shù)量日益增多。特別是尺寸在1 cm以下的空間碎片,數(shù)量龐大,很難被地面監(jiān)測到,這些碎片的存在嚴(yán)重影響了在軌航天器的安全運(yùn)行。目前針對此類空間碎片的防護(hù),普遍采用在航天器外側(cè)添加防護(hù)屏的被動防護(hù)方式,常用的防護(hù)結(jié)構(gòu)是在Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展衍變而來的填充式Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu),一般由緩沖屏、填充層和后墻板組成,目前后墻板主要為輕質(zhì)鋁合金,但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在穿孔、剝落等問題。為了滿足碎片云連續(xù)離散侵徹的防護(hù)需求,迫切需要研制填充式Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu)用的輕質(zhì)高效的新型后墻防護(hù)材料。為此,論文以空間碎片填充式Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu)用后墻材料為研究背景,選取滿足低密度、高比模量、高比強(qiáng)度、線膨脹系數(shù)較小、抗老化性能好、真空出氣率低等優(yōu)點(diǎn)的鈦合金TC4和鋁合金1060Al作為新型后墻防護(hù)材料體系,通過擴(kuò)散焊接方法在低溫下制備性能優(yōu)良的TC4-1060Al焊接件并且設(shè)計(jì)其夾層結(jié)構(gòu),作為填充式Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu)的后墻防護(hù)材料。論文首先采用簡易可行的定向打磨和裝配的方法獲得不同表面粗糙度且劃痕排布方向可調(diào)的待焊接件,結(jié)合有限元數(shù)值仿真模...

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及研究目的和意義
    1.2 空間碎片的現(xiàn)狀
        1.2.1 空間碎片的來源
        1.2.2 空間碎片的分類
    1.3 空間碎片的防護(hù)方法和防護(hù)結(jié)構(gòu)
        1.3.1 空間碎片的防護(hù)方法
        1.3.2 空間碎片的防護(hù)結(jié)構(gòu)
        1.3.3 防護(hù)結(jié)構(gòu)后墻材料的設(shè)計(jì)與選擇
    1.4 空間碎片超高速撞擊分析
        1.4.1 超高速撞擊成坑原理
        1.4.2 超高速撞擊的損傷模型
        1.4.3 超高速撞擊防護(hù)性能表征
    1.5 鈦鋁合金擴(kuò)散連接的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 鈦鋁合金的連接性
        1.5.2 鈦鋁合金的連接
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 TC4-1060Al擴(kuò)散焊接及其焊接過程模擬
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料
    2.3 試驗(yàn)設(shè)備
    2.4 測試方法
        2.4.1 顯微結(jié)構(gòu)分析
        2.4.2 顯微硬度
    2.5 熱彈塑性有限元介紹
    2.6 ANSYS有限元軟件介紹
    2.7 TC4-1060Al擴(kuò)散焊接有限元模型
        2.7.1 所需單元類型的選取
        2.7.2 TC4-1060Al擴(kuò)散焊接有限元模型
        2.7.3 TC4-1060Al 材料參數(shù)
    2.8 不同劃痕夾角下TC4-1060Al焊接件拋光斷面顯微結(jié)構(gòu)
    2.9 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件拋光斷面顯微結(jié)構(gòu)
        2.9.1 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接接頭顯微結(jié)構(gòu)
        2.9.2 TC4-1060Al焊接件接頭界面透射分析
        2.9.3 TC4-1060Al焊接件接頭界面元素分布
        2.9.4 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件顯微硬度
        2.9.5 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件界面有效接觸面積的模擬
    2.10 TC4-1060Al焊接界面有效接觸面積的模擬分析
        2.10.1 三角形齒條件下升溫過程焊接界面有效接觸面積的變化
        2.10.2 梯形齒條件下升溫過程焊接界面有效接觸面積的變化
        2.10.3 焊接升溫過程界面有效接觸面積的實(shí)際變化
    2.11 TC4-1060Al焊接件擴(kuò)散焊接過程分析
    2.12 小結(jié)
第3章 TC4-1060Al焊接件的剪切強(qiáng)度及其斷裂機(jī)制分析
    3.1 引言
    3.2 測試方法
        3.2.1 剪切強(qiáng)度
        3.2.2 斷口形貌
        3.2.3 物相分析
    3.3 劃痕夾角對TC4-1060Al焊接件剪切強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)的影響
        3.3.1 不同劃痕夾角下TC4-1060Al焊接件的剪切強(qiáng)度
        3.3.2 不同劃痕夾角下TC4-1060Al焊接件斷口形貌
        3.3.3 不同劃痕夾角下TC4-1060Al焊接件斷口物相分析
    3.4 表面粗糙度對TC4-1060Al焊接件剪切強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的影響
        3.4.1 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件剪切強(qiáng)度
        3.4.2 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件斷口形貌
        3.4.3 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件斷口物相分析
        3.4.4 不同表面粗糙度下TC4-1060Al焊接件斷裂分析
    3.5 TC4-1060Al焊接件接頭斷裂機(jī)制分析
    3.6 小結(jié)
第4章 TC4-1060Al后墻防護(hù)板防護(hù)特性試驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 測試方法
        4.2.1 二級輕氣炮高速動態(tài)加載試驗(yàn)
        4.2.2 8點(diǎn)PDV測速
        4.2.3 顯微結(jié)構(gòu)分析
    4.3 TC4-1060Al后墻防護(hù)板的宏觀損傷特征
        4.3.1 TC4-1060Al后墻防護(hù)板超高速撞擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.2 TC4-1060Al后墻防護(hù)板彈坑表面形貌
    4.4 TC4-1060Al后墻防護(hù)板超高速撞擊彈坑微觀組織
    4.5 小結(jié)
第5章 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
研究生期間發(fā)表的論文及申請的專利



本文編號：3774132