為研究冰雹在不同撞擊速度下的破碎特性及致?lián)p能力,通過空氣炮加載技術(shù),開展了單一性狀冰球和層狀結(jié)構(gòu)冰球高速撞擊剛性靶實(shí)驗(yàn),利用測(cè)力桿記錄了兩種類型冰球在不同撞擊速度下的撞擊力時(shí)程曲線,并結(jié)合高速攝影技術(shù)研究了兩類冰球的高速撞擊破碎特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:兩類冰球高速撞擊剛性靶的宏觀破碎特性相似,在碰撞初始階段冰球已完全破碎,形成微顆粒團(tuán)簇體,反向?yàn)R射角呈隨撞擊動(dòng)能增大而增大的趨勢(shì);與單一性狀冰球撞擊力曲線相比,層狀結(jié)構(gòu)冰球撞擊力曲線中出現(xiàn)二次上升信號(hào),推測(cè)是由于破碎界面在層間界面發(fā)生偏折,小球未完全破碎再次撞擊測(cè)力桿所導(dǎo)致;高速撞擊下層狀結(jié)構(gòu)冰球的撞擊力高于單一性狀冰球,推測(cè)是由于層間結(jié)構(gòu)的存在延緩了冰球的破碎進(jìn)程,提升了其在沖擊方向傳遞動(dòng)量的能力,進(jìn)而產(chǎn)生了更高的撞擊力。研究結(jié)果有助于深化對(duì)冰雹在高速撞擊下的破壞力學(xué)行為的認(rèn)識(shí),同時(shí)可為飛行器結(jié)構(gòu)防護(hù)、冰雹撞擊安全設(shè)計(jì)研究等提供參考。

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1冰雹層狀結(jié)構(gòu)

然而，值得注意的是，自然界中的冰雹為多層結(jié)冰體[28]，尤其大冰雹一般有4層或更多層，如圖1所示。目前的研究多集中于單一性狀冰的撞擊力特性及其對(duì)典型靶標(biāo)的損傷效應(yīng)。盡管Kim等[6-7]研究了平行層狀冰（冰試件如圖2(b)所示）的致?lián)p特性，但對(duì)符合實(shí)際情況的球形層狀冰（如圖2(c....

圖2人工模擬冰雹（單一性狀冰球和層狀結(jié)構(gòu)冰球）[6]

圖1冰雹層狀結(jié)構(gòu)1層狀結(jié)構(gòu)冰球高速撞擊實(shí)驗(yàn)

圖3冰球制備模具

以雙層結(jié)構(gòu)冰球作為研究對(duì)象，根據(jù)水在0℃以下發(fā)生相變轉(zhuǎn)換為冰的物性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了兩種直徑的冰球模具來(lái)制備層狀結(jié)構(gòu)冰球，其中大、小冰球的直徑分別為60和30mm。冰球制備模具由兩個(gè)鋁合金半球模具組成，在模具上下平面各開一個(gè)小孔，主要用于注水和內(nèi)部小球定位，兩個(gè)半球模具結(jié)合面通過密封....

圖4小冰球在大冰球模具中的定位方法

首先完成小直徑冰球制備，并通過細(xì)線定位技術(shù)將其固定于大直徑冰球模具的中心，如圖4所示。隨后，向大直徑冰球模具中注水，置于溫度箱內(nèi)冷凍形成層狀結(jié)構(gòu)冰球，如圖5所示。由圖5可知，通過該方法能夠制備出明顯分層的冰球，內(nèi)部小球通過定位細(xì)線保證其位于大球的中心。制備過程中內(nèi)部小球未發(fā)生明顯....

本文編號(hào)：3890513