【摘要】：小行星撞擊地球作為人類(lèi)生存的潛在威脅近年來(lái)引起了各國(guó)的高度重視,該物理過(guò)程是一個(gè)典型的超高速碰撞過(guò)程,伴隨著撞擊成坑、反濺碎片云等現(xiàn)象。由于小行星撞擊過(guò)程具有速度高、尺度大等特點(diǎn),目前地面試驗(yàn)?zāi)芰o(wú)法真實(shí)模擬行星尺度撞擊的情況,因而需要進(jìn)行縮比模型試驗(yàn),而相似律是連接原型尺度撞擊與縮比模型撞擊的橋梁,利用相似律能在特定條件下使得實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果較精準(zhǔn)地反映真實(shí)撞擊結(jié)果,因而建立合理可靠的相似律關(guān)系是開(kāi)展小行星撞擊縮比模型研究的前提。鐵元素是小行星重要組成成分,而巖土材料是地表分布最廣的材料,本文選用鋼彈丸作為撞擊物,選用地球上分布最廣的巖土材料——花崗巖作為靶體材料,結(jié)合超高速碰撞試驗(yàn)以及仿真手段對(duì)花崗巖成坑的相似律進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)花崗巖超高速撞擊成坑的相似律建模。調(diào)研分析影響行星撞擊的主要物理參數(shù),結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)公式確定影響花崗巖撞擊成坑的主要參數(shù)作為自變量,以坑深尺寸為研究的因變量,通過(guò)量綱分析法建模得到與坑深尺寸有關(guān)的無(wú)量綱公式,從而得到與撞擊坑深有關(guān)的幾何相似律、動(dòng)能相似律與動(dòng)量相似律。相似律關(guān)系表明,與靶體材料強(qiáng)度和聲速有關(guān)的無(wú)量綱量是決定撞擊成坑尺寸最主要的參數(shù),進(jìn)一步分析幾何相似律,初步得到結(jié)論,在保證撞擊彈靶材料不變,撞擊速度一致的情況下,坑深尺寸與彈丸直徑的比值應(yīng)為定值。(2)花崗巖超高速撞擊的試驗(yàn)驗(yàn)證研究。在建立的相似律模型基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,在彈道靶上分別開(kāi)展直徑5mm、10mm、20mm的球形鋼彈丸在2.5km/s、4.0km/s速度下的超高速撞擊試驗(yàn),得到各狀態(tài)下花崗巖靶體的成坑特性,并拍照得到各次試驗(yàn)反濺碎片云的形成與演化過(guò)程。分析試驗(yàn)結(jié)果,認(rèn)為撞擊成坑深度滿(mǎn)足所建立的相似律,并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到成坑深度與彈丸各運(yùn)動(dòng)物理量之間的經(jīng)驗(yàn)公式。同時(shí)定性分析結(jié)果表明,超高速碰撞的應(yīng)變率效應(yīng)將使得幾何相似律出現(xiàn)一定偏轉(zhuǎn)。(3)花崗巖超高速撞擊的數(shù)值仿真研究。采用SPH方法及適用于本文所研究花崗巖材料的HJC模型對(duì)試驗(yàn)撞擊過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真,仿真所得成坑結(jié)果與試驗(yàn)成坑結(jié)果較為一致,分析認(rèn)為仿真方法與模型具有較高的精度;然后對(duì)實(shí)驗(yàn)室無(wú)法實(shí)現(xiàn)的發(fā)射狀態(tài)進(jìn)行仿真,在試驗(yàn)采用撞擊狀態(tài)的基礎(chǔ)上,增加補(bǔ)充直徑為50mm、100mm的撞擊彈丸,并將撞擊速度增加到7.0km/s及10.0km/s,結(jié)合已有試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證補(bǔ)充仿真狀態(tài)是否仍然符合所建立的相似規(guī)律,結(jié)果證明成坑的幾何相似律、動(dòng)能相似律與動(dòng)量相似律在所補(bǔ)充研究的系列狀態(tài)下仍然成立。通過(guò)試驗(yàn)與仿真的方法最終得到結(jié)論,對(duì)于撞擊速度2.5km/s~10.0km/s、撞擊彈丸尺度為5mm~100mm的撞擊狀態(tài)范圍內(nèi),花崗巖材料撞擊成坑的深度滿(mǎn)足所建立的相似律關(guān)系,因而可在該狀態(tài)范圍內(nèi)通過(guò)研究小尺寸彈丸的撞擊毀傷的尺寸特征等效模擬較大尺寸彈丸的撞擊情況。
【圖文】：

軍事科學(xué)院碩士學(xué)位論文第一章 引言1.1 研究背景和意義撞擊及相關(guān)研究方法體物理研究中的常見(jiàn)現(xiàn)象，在太陽(yáng)系中，除了八大行星和彗星，這些小天體在運(yùn)行中不時(shí)會(huì)接近、甚到地表時(shí)，，會(huì)造成一個(gè)比自身直徑大 10 倍的坑，探索行星撞擊對(duì)于了解星體的形成歷史，掌握星體性有重要意義。

USATunguskaFireball,Siberia 1908Ries Crater,GermanyChesapeakeBay, USAChM40m 60~100m 1500m 2300m 1鐵 巖石 巖石 巖石 20km/s 20km/s 20km/s 20km/s 245。45。30。45。沉積巖 沉積巖 結(jié)晶巖 水 ASA 在深空探測(cè)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位，其所發(fā)射的旅行者的深空旅行中拍攝得到了大量星體表面的坑形圖片，為人類(lèi)撞坑形提供了大量素材。除開(kāi)隕石坑觀測(cè)、深空探測(cè)等方式，行星撞擊極其重要的手段。美國(guó) AMES 中心在 1966 年建造了超R）[2]，其后在該設(shè)備上開(kāi)展了一系列超高速撞擊成坑試驗(yàn)，擊下成坑的相關(guān)特征（圖 1.2）。由于隕石坑觀測(cè)受地理因素影的數(shù)據(jù)獲得周期長(zhǎng)且難度較大，因而地面模擬試驗(yàn)是研究天要的手段。
【學(xué)位授予單位】：軍事科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：P185.7

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊旭村,舒安娜;探索藝術(shù)王國(guó)的奧秘——論各門(mén)藝術(shù)之間的關(guān)聯(lián)及其對(duì)創(chuàng)作的促進(jìn)[J];中州學(xué)刊;1989年04期

2 王獻(xiàn)孚;粉塵運(yùn)動(dòng)風(fēng)洞模擬試驗(yàn)的相似律[J];氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量控制;1989年02期

3 李東營(yíng),王俊敏;淺談數(shù)學(xué)思維相似律[J];周口師范高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào);2002年02期

4 林皋;;研究拱X檎鴝哪Ｐ拖嗨坡蒣J];水利學(xué)報(bào);1958年01期

5 龔士俊;;把風(fēng)機(jī)相似律用于實(shí)際建筑物能耗可節(jié)省30%[J];建筑技術(shù)通訊(暖通空調(diào));1982年04期

6 李德聰;鄭紹文;吳國(guó)民;;關(guān)于水下中遠(yuǎn)場(chǎng)爆炸相似律與沖擊因子的討論[J];兵工學(xué)報(bào);2015年S1期

7 蔣慶勝;蔣仁龍;;相鄰/相似律視角下的英語(yǔ)諧音雙關(guān)翻譯[J];英語(yǔ)研究;2012年01期

8 陳炯,佘振蘇,梁爽,劉式達(dá);氣溫漲落中的層次相似律[J];南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào);2003年01期

9 高冼;簡(jiǎn)論廣義相似原理及其對(duì)哲學(xué)的影響[J];哲學(xué)研究;1985年09期

10 許連坡;關(guān)于爆破相似律的一些問(wèn)題[J];爆炸與沖擊;1985年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 錢(qián)儉;;湍流的高斯和非高斯自相似律[A];第十七屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第六屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議文集[C];2003年

2 李百齊;高麗瑾;何術(shù)龍;;船舶通氣氣泡減阻相似律的研究[A];2017年中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2018年

3 沈淑敏;;構(gòu)造模型相似律的實(shí)驗(yàn)研究——油壓式模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)試制[A];中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院文集（1981）[C];1983年

4 張永闖;孫凌玉;;汽車(chē)薄壁件碰撞響應(yīng)的量綱分析法[A];2007中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2007年

5 劉小生;劉啟旺;王鐘寧;陳寧;趙劍明;王宏;;面板壩振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)相似率探討[A];中國(guó)水利學(xué)會(huì)2007學(xué)術(shù)年會(huì)物理模擬技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2007年

6 劉小生;劉啟旺;王鐘寧;陳寧;趙劍明;王宏;;面板壩振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)相似率探討[A];首屆全國(guó)水工抗震防災(zāi)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

7 梁川;洪方文;趙峰;;內(nèi)重力波相似律分析[A];第十三屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二十六屆全國(guó)水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)論文集——B水動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)[C];2014年

8 李小康;張育林;程謀森;;吸氣式激光推進(jìn)飛行器性能分析[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 張紅武;黃河下游洪水模型相似律的研究[D];清華大學(xué);1995年

2 張少濟(jì);高壩消力塘透水底板脈動(dòng)壁壓特性及其相似律研究[D];天津大學(xué);2012年

3 劉f ;水流脈動(dòng)壁壓特性及其相似律研究[D];天津大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 趙君堯;花崗巖超高速撞擊成坑的相似律研究[D];軍事科學(xué)院;2019年

2 王磊;防波堤動(dòng)力模型試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2007年

3 潘玉瑋;o"代巫

本文編號(hào)：2666095