多孔材料超高速撞击特性研究

发布时间：2024-04-23 02:10

　　人类越来越频繁的空间活动,产生了越来越多的空间碎片,这些碎片的存在严重威胁着空间航天器的运行安全。多孔材料具有质量轻、结构比刚度高、隔热性能好等优点,在航天器结构中(如隔热结构等)有着越来越广泛的应用,多孔材料的空间碎片撞击毁伤与防护问题,对航天器的在轨安全运行越来越重要,针对这一问题,本文开展了多孔材料的空间碎片超高速撞击特性研究。针对多孔材料孔隙的分布、形状等特点,建立了一种多孔材料的立方单胞几何模型,通过单胞模型的排列组合,建立了多孔材料的几何模型,结合状态方程、强度模型、失效模型以及SPH算法,建立了多孔材料超高速撞击分析模型。通过对单胞模型进行不同的排列组合,研究了不同孔隙排布方式对多孔材料超高速撞击特性的影响。为验证所建立多孔材料超高速撞击分析模型的正确性,选取了一种典型的多孔材料—泡沫铝,进行了超高速撞击实验。通过比较实验和仿真中泡沫铝的穿孔区域直径,验证了所建立的多孔材料模型的正确性和有效性。此外,本文还进行了软质聚氨酯泡沫的超高速撞击实验,实验结果表明:软质聚氨酯泡沫作为填充物放置芳纶纤维编织布防护屏之间,能够有效地阻挡弹丸碎片云的撞击,从而有效地减轻了碎片云对纤维编...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2可编目空间碎片主要来源分布图

结构等）有着越来越广泛的应用，多孔材料的空间对航天器的在轨安全运行越来越重要，因此，针对材料的空间碎片超高速撞击特性研究，为多孔材料间碎片防护中的应用提供了参考。料超高速撞击研究现状片超高速撞击及航天器损伤防护是指人类空间活动的产物。包括完成任务的火箭箭航天任务过程中的抛弃物、空....

图1-3空间碎片模拟示意图

图1-3空间碎片模拟示意图空间碎片对于航天器的撞击损坏大致可以分为以下几个部分：(1)尺寸大于厘米级别的空间碎片会击碎整个航天器，并且由于撞击会产生大量的空间碎片；(2)厘米级别的碎片能够穿透航天器的防护壳体，对航天器造成一定的破坏；(3)毫米级别的空间碎片撞击航天器壳体，产....

图1-5Whipple防护结构示意图

同时应用有效的防护结构器的撞击损伤。为了能够更好的保发展空间碎片清楚技术，从根本分布区域大，航天器在太空环境效的保证航天器的运行安全，采动防护技术主要从两面进行：结护结构多是基于Whipple防护结护结构是FredLawrenceWhipple于在航天器舱壁外一定距离....

图1-6多冲击防护结构概念[7]

图1-6多冲击防护结构概念[7]Christiansen等人[8]研究了网格双屏防护结构，如图1-7所示。该防护结构由铝网、纤维织物和舱壁组成，在Whipple缓冲器前面添加一个短距离的网状物并在第二个防护屏和后壁之间放置一层高强度织物，通过撞击实验发现，在正面撞击....

本文编号：3962468