纤维编织材料超高速撞击特性研究
发布时间：2021-01-01 23:27
太空环境中目前存在着大量的空间碎片,这些碎片具有速度高、破坏力大等特点,对于较大的碎片,可以采取捕捉、航天器主动规避等手段,但对于直径小于1cm的碎片只能采取被动防护手段,目前在传统Whipple金属防护结构基础上已经发展出了多种新型防护结构,并且以凯夫拉、Nextel为代表的新型柔性编织多冲击防护结构在航天器上成功应用,但目前我国对于编织材料的超高速撞击研究较少。本文对芳纶、玄武岩纤维编织材料的超高速撞击特性进行了研究,并对目前的损伤表征方法进行改进,主要研究内容如下。首先,选取平纹编织玄武岩布、玄武岩单向布进行多层铺设,其中单向布按照单向、正交两种方式铺设,分别进行多冲击超高速撞击实验,研究编织与否、纤维方向对材料超高速撞击特性的影响,结果表明:单向布单向铺设破坏最严重,平纹编织布与单向布正交铺的破坏形式相当。其次,选取缎纹编织玄武岩材料进行撞击实验,并与平纹编织实验对比,研究不同的编织方式对材料超高速撞击特性的影响,实验表明,采用平纹编织方式的防护性能优于缎纹编织。进而,为了研究相同编织条件下、不同材料对结构超高速撞击特性的影响,选取平纹编织芳纶纤维布,进行撞击实验,并与平纹玄武...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国星尘探测器上的Whipple防护结构
这些碎片中 56%的成分源自空间爆炸或解体，22%来源航天器，11%来自丢弃的火箭末级，10%来自航天器发射或弃物[9]。由航天飞机舷窗玻璃撞击损伤分析结果[10]，轨道料包含铝/铝合金、钢、铜和钛等金属成分，其中铝和铝合达到约 81%。轨道碎片呈现多种形状，通过地面模拟卫星果来看[11]，碎片的主要形状为块状、片状居多，其他还包含不规则的形状。道根据轨道高度的不同，可以划分为三个轨道，近地轨道（EO），以及同步轨道（GEO），图 1-2 中为不同高度轨道，其中红色曲线为直径介于 1mm 到 1cm 的轨道碎片数量，介于 1cm 到 10cm 的轨道碎片数量，蓝色曲线为直径大于数量[12]，图 1-3 为欧洲宇航局利用软件模拟的太空碎片的看出，空间碎片主要集中在 2000km 以下的近地轨道（LE000 km 的地球同步区域（GEO）[13]，而人类主要的航天活动LEO）和地球同步区域（GEO）。
图 1-3 空间碎片模拟分布图正在严重威胁着人类的航天活动，并且从碎片的数量 的碎片的数量要比直径 1cm 到 10cm 的碎片数量高片具有极高的运行速度，其与航天器撞击势必会产生明：直径大于 10cm 的碎片撞击可以令航天器永久失片的撞击则会损坏航天器部件，1mm 碎片撞击容易且直径 1cm 以上的碎片可以穿透航天器防护结构。监测网（Space Surveillance Network，SSN）是美国、预警空间物体的网站，记录对象包括全世界发射器、撞击产生的碎片、发射废弃火箭下级等。对于和编目直径 10cm 以上的碎片[14]而对于尺寸较小的的运行速度，并且局限于目前的探测方法，并没有，图 1-4 为到 2017 年底太空监测网可探测并追踪的
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间碎片监测及清除技术研究进展[J]. 冯凯,李丹明,李居平,代鹏,何成旦. 真空与低温. 2016(06)
[2]针对1～10cm空间碎片的红外与可见光融合探测技术[J]. 李宇海,王锴. 光电技术应用. 2016(06)
[3]超高速撞击厚靶过程的能量分配研究[J]. 唐恩凌,徐名扬,张庆明,王猛,相升海,夏瑾,刘淑华,贺丽萍,韩雅菲,张立佼,吴尽,张爽,袁健飞. 固体力学学报. 2016(02)
[4]空间碎片环境现状与主动移除技术[J]. 龚自正,徐坤博,牟永强,曹燕. 航天器环境工程. 2014(02)
[5]微小碎片超高速撞击太阳电池阵的研究进展[J]. 宋瑞海,张书锋,张明志,佘咏梅. 真空与低温. 2014(01)
[6]基于立体视觉的空间碎片定位技术[J]. 安凯. 系统工程与电子技术. 2013(09)
[7]空间碎片防护研究最新进展[J]. 韩增尧,庞宝君. 航天器环境工程. 2012(04)
[8]超高速撞击下钛基复合材料动力学行为研究[J]. 宋卫东,栗建桥,刘海燕. 高压物理学报. 2011(05)
[9]低温下Whipple防护结构超高速撞击效应研究[J]. 杨继运,徐坤博,简亚彬,曹燕,李宇,龚自正,赵晶晶. 航天器环境工程. 2011(04)
[10]超高速撞击网状防护结构仿真模型的建立与验证[J]. 庞宝君,林敏,牛瑞涛. 哈尔滨工业大学学报. 2011(S1)
硕士论文
[1]温度对编织材料防护结构超高速撞击特性的影响[D]. 蒲东东.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2952193
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国星尘探测器上的Whipple防护结构
这些碎片中 56%的成分源自空间爆炸或解体，22%来源航天器，11%来自丢弃的火箭末级，10%来自航天器发射或弃物[9]。由航天飞机舷窗玻璃撞击损伤分析结果[10]，轨道料包含铝/铝合金、钢、铜和钛等金属成分，其中铝和铝合达到约 81%。轨道碎片呈现多种形状，通过地面模拟卫星果来看[11]，碎片的主要形状为块状、片状居多，其他还包含不规则的形状。道根据轨道高度的不同，可以划分为三个轨道，近地轨道（EO），以及同步轨道（GEO），图 1-2 中为不同高度轨道，其中红色曲线为直径介于 1mm 到 1cm 的轨道碎片数量，介于 1cm 到 10cm 的轨道碎片数量，蓝色曲线为直径大于数量[12]，图 1-3 为欧洲宇航局利用软件模拟的太空碎片的看出，空间碎片主要集中在 2000km 以下的近地轨道（LE000 km 的地球同步区域（GEO）[13]，而人类主要的航天活动LEO）和地球同步区域（GEO）。
图 1-3 空间碎片模拟分布图正在严重威胁着人类的航天活动，并且从碎片的数量 的碎片的数量要比直径 1cm 到 10cm 的碎片数量高片具有极高的运行速度，其与航天器撞击势必会产生明：直径大于 10cm 的碎片撞击可以令航天器永久失片的撞击则会损坏航天器部件，1mm 碎片撞击容易且直径 1cm 以上的碎片可以穿透航天器防护结构。监测网（Space Surveillance Network，SSN）是美国、预警空间物体的网站，记录对象包括全世界发射器、撞击产生的碎片、发射废弃火箭下级等。对于和编目直径 10cm 以上的碎片[14]而对于尺寸较小的的运行速度，并且局限于目前的探测方法，并没有，图 1-4 为到 2017 年底太空监测网可探测并追踪的
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间碎片监测及清除技术研究进展[J]. 冯凯,李丹明,李居平,代鹏,何成旦. 真空与低温. 2016(06)
[2]针对1～10cm空间碎片的红外与可见光融合探测技术[J]. 李宇海,王锴. 光电技术应用. 2016(06)
[3]超高速撞击厚靶过程的能量分配研究[J]. 唐恩凌,徐名扬,张庆明,王猛,相升海,夏瑾,刘淑华,贺丽萍,韩雅菲,张立佼,吴尽,张爽,袁健飞. 固体力学学报. 2016(02)
[4]空间碎片环境现状与主动移除技术[J]. 龚自正,徐坤博,牟永强,曹燕. 航天器环境工程. 2014(02)
[5]微小碎片超高速撞击太阳电池阵的研究进展[J]. 宋瑞海,张书锋,张明志,佘咏梅. 真空与低温. 2014(01)
[6]基于立体视觉的空间碎片定位技术[J]. 安凯. 系统工程与电子技术. 2013(09)
[7]空间碎片防护研究最新进展[J]. 韩增尧,庞宝君. 航天器环境工程. 2012(04)
[8]超高速撞击下钛基复合材料动力学行为研究[J]. 宋卫东,栗建桥,刘海燕. 高压物理学报. 2011(05)
[9]低温下Whipple防护结构超高速撞击效应研究[J]. 杨继运,徐坤博,简亚彬,曹燕,李宇,龚自正,赵晶晶. 航天器环境工程. 2011(04)
[10]超高速撞击网状防护结构仿真模型的建立与验证[J]. 庞宝君,林敏,牛瑞涛. 哈尔滨工业大学学报. 2011(S1)
硕士论文
[1]温度对编织材料防护结构超高速撞击特性的影响[D]. 蒲东东.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2952193
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