本文關(guān)鍵詞：高速撞擊下防護結(jié)構(gòu)的損傷分析及評估方法研究

  更多相關(guān)文章： 空間碎片 防護結(jié)構(gòu) 臨界失效動能 彈道極限 評估方法

【摘要】：隨著空間環(huán)境的日益惡化,航天器在軌運行安全受到嚴重威脅,空間碎片的不斷增長導(dǎo)致航天器被撞擊概率增大,提升航天器自身防護能力變得十分重要。對于航天器防護結(jié)構(gòu)而言,表征防護能力的標(biāo)準(zhǔn)主要采用彈道極限方程,目前防護結(jié)構(gòu)的彈道極限研究大多采用實驗方法,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合得到彈道極限方程。由于實驗方法需進行大量實驗,且不能較好解釋高速撞擊的深層次物理過程,本文從能量角度提出一個評估防護結(jié)構(gòu)性能的方法,針對以鋁合金為代表的金屬材料及以玄武巖纖維布為代表的編織材料,研究了各自作為防護前屏?xí)r的吸能特性,并根據(jù)單層板的能量損傷判別建立了雙層結(jié)構(gòu)以及多層結(jié)構(gòu)的評估方法。首先,針對單層板的現(xiàn)有研究結(jié)論,提出了單層靶板高速撞擊臨界失效動能這一概念,認為單層板的臨界破壞由入射彈丸的初始動能決定,并通過實驗測得一個直徑下的彈丸臨界失效動能。為驗證不同直徑彈丸撞擊同一單層靶板臨界失效動能的一致性,本文采用不同直徑彈丸進行了高速撞擊驗證實驗,并得到了滿意結(jié)果。其次,本文研究了鋁合金板及玄武巖纖維布在彈丸撞擊過程中的耗能特性,用于研究鋁合金的方法可以推廣到金屬材料,用于研究玄武巖纖維布的方法可以推廣到編織材料�；谀芰亢纳⒌难芯勘砻�:彈道段高速撞擊下,鋁合金防護屏對彈丸能量的消耗主要由鋁屏剝離部分質(zhì)量引起,玄武巖纖維布對彈丸能量的消耗主要由穿透過程的做功引起。在破碎段內(nèi),基于本文提出的臨界失效動能判別方法,證明了鋁雙層板結(jié)構(gòu)破碎段彈道極限曲線近似為直線。最后,針對以鋁板及玄武巖纖維布組成的兩種不同形式的組合防護結(jié)構(gòu),依據(jù)本文提出的臨界失效動能判別方法,給出了上述兩種結(jié)構(gòu)高速撞擊防護性能的評價,并在彈道區(qū)間內(nèi)進行了實驗驗證,實驗結(jié)果與理論預(yù)測表現(xiàn)一致。本文基于單層靶板臨界失效動能判別方法,并通過研究不同防護屏的能量吸收特性,可以由單層板向雙層及多層結(jié)構(gòu)過渡,可為航天器防護結(jié)構(gòu)設(shè)計提供新的思路。
【關(guān)鍵詞】：空間碎片 防護結(jié)構(gòu) 臨界失效動能 彈道極限 評估方法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V528;V445.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題背景8-13
• 1.1.1 空間碎片的來源及分類8-9
• 1.1.2 空間碎片的危害9-10
• 1.1.3 空間碎片的數(shù)量10-11
• 1.1.4 課題意義11-13
• 1.2 防護結(jié)構(gòu)的進展13-15
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 鋁合金前屏及編織材料防護屏損傷破壞特征19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 碎片云形成機理19-21
• 2.3 鋁屏高速撞擊損傷特征21-24
• 2.3.1 彈道段特性21-22
• 2.3.2 破碎段特性22-23
• 2.3.3 鋁薄板穿孔規(guī)律23-24
• 2.4 玄武巖纖維布高速撞擊損傷特征24-27
• 2.4.1 玄武巖纖維布的力學(xué)性能24-25
• 2.4.2 玄武巖纖維布的表征及損傷特征25-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 鋁屏彈道段防護特性及評估方法28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 單層板的撞擊特性28-30
• 3.3 評估方法的建立30-36
• 3.3.1 單層鋁板失效臨界撞擊動能測定30-33
• 3.3.2 鋁屏彈道段評估方法33-36
• 3.4 評估方法的準(zhǔn)確度分析36-41
• 3.4.1 剩余速度的精度比較36-38
• 3.4.2 鋁雙層板彈道極限實驗驗證38-39
• 3.4.3 鋁雙層板彈道極限對比39-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 鋁合金雙層板結(jié)構(gòu)破碎段評估方法42-55
• 4.1 引言42
• 4.2 碎片云損傷的主要特點42-44
• 4.3 碎片云有效損傷動能44-45
• 4.4 破碎段高速撞擊能量過程45-49
• 4.5 破碎段撞擊極限方程的建立49-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第5章 編織材料及填充式防護性能的評估方法55-68
• 5.1 引言55
• 5.2 編織材料的侵徹能量模型55-57
• 5.3 考慮動態(tài)效應(yīng)的能量穿透過程57-61
• 5.4 填充式結(jié)構(gòu)防護性能的評估方法研究61-63
• 5.5 編織材料/鋁板組合結(jié)構(gòu)臨界失效動能實驗驗證63-64
• 5.6 破碎段編織材料/鋁板組合結(jié)構(gòu)性能分析64-67
• 5.7 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76-77
• 致謝77

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王衛(wèi)杰;沈懷榮;李怡勇;;薄板超高速撞擊穿孔毀傷仿真研究[A];第13屆中國系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

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本文編號：619018