基于轻气炮的火工品爆炸冲击模拟试验平台设计与验证

发布时间：2021-04-10 10:48

　　航天器在完成任务的过程中经常会经遭受一些火工冲击环境,星箭分离时的冲击环境最为恶劣。这些冲击环境一般不会破坏航天器的主体结构,但是会影响航天器结构上精密仪器设备的寿命。目前,还没有一种成熟有效的方法能够准确预示火工冲击响应,所以航天器设计人员只能通过试验的手段考核产品的性能。本文基于轻气炮设计了一种模拟爆炸冲击的试验装置,该装置的原理是:轻气炮高速打出的柱状子弹作用在谐振杆上,从而激起谐振杆的谐振响应,以此来模拟爆炸冲击产生的振荡型衰减波。在航天工程领域,通常用冲击响应谱描述冲击环境的恶劣程度,因此本文设计了一种冲击响应谱试验系统,并对其进行了深入研究。本文首先介绍了冲击试验平台的总体方案设计,其中包括激励装置、谐振装置和测试系统的设计等。同时利用有限元软件LS-DYNA进行了仿真分析,通过在仿真模型中修改各个设计变量,总结出了各设计变量对冲击环境的影响规律,因此通过调节装置的设计变量可以模拟出任意的冲击环境。最后,通过试验的手段验证了有限元仿真分析的有效性,试验结果和仿真分析得出的结论是一致的。试验与数值仿真的方法相结合,验证了基于轻气炮的冲击试验平台的可行性。该装置突出的优点是可模... 

【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】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

火工爆炸式模拟试验装置

a) 原理图[25]b) 实物图[26]图 1-2 跌落式冲击试验装置摆锤式冲击试验机和跌落式冲击试验机原理基本类似，如图 1-3 所示。锤摆动一定的角度，能量经过基座传递到平台上，此时平台上安装的试验件就受到了冲击作用。平台的冲击响应谱幅值与摆锤的质量和摆动角度成正比，冲击响应谱的斜率以及拐点频率和平台两侧弹性装置的刚度密切相关。该装置试验成本低廉，产生的冲击谱重复性也比较好图 1-3 摆锤式冲击试验平台原理图[28]王永联[29]在 1993 年就研制出了一台类似的冲击试验机。近年来，北京通大学的梁斌强[30]等人研究了摆锤式冲击试验系统的性能。北京强度环境究所的田振强[31]等人在 2013 年研制出了新型摆锤式冲击响应谱试验台，该

- 6 –图 1-3 摆锤式冲击试验平台原理图[28]1993 年就研制出了一台类似的冲击试验机0]等人研究了摆锤式冲击试验系统的性能人在 2013 年研制出了新型摆锤式冲击响离合器提高了摆锤的升速并且避免了二次的冲击试验原理是将试验件安装在谐振板的谐振，当谐振板的固有频率或者冲击力生相应的变化，通常谐振板的固有频率和2]。调整各参数使其产生的冲击响应谱满足实了火工冲击环境。在航天工程领域，需

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种气动式冲击响应谱试验系统的设计与分析[J]. 晏廷飞,沈志强,张俊刚.  航天器环境工程. 2017(03)
[2]冲击响应谱与经典冲击试验等效计算方法[J]. 杨博,陈立伟,冯伟,张冰.  环境技术. 2016(04)
[3]航天器火工冲击技术研究进展[J]. 丁继锋,赵欣,韩增尧.  宇航学报. 2014(12)
[4]航天器火工冲击环境防护技术现状与应用[J]. 张欢,刘天雄,李长江,向树红,张庆明.  航天器工程. 2014(02)
[5]新型摆锤式冲击响应谱试验台的研制[J]. 田振强,王冰,蒋殿臣,夏树杰,张巧寿.  强度与环境. 2013(04)
[6]蜂窝夹层板力学等效方法对比研究[J]. 李贤冰,温激鸿,郁殿龙,温熙森.  玻璃钢/复合材料. 2012(S1)
[7]振动台进行冲击响应谱试验控制参数优化方法[J]. 晏廷飞,李晔,朱子宏.  装备环境工程. 2012(03)
[8]气动式爆炸冲击环境模拟装置试验技术研究[J]. 王飞,皮本楼,冯伟干,张建华.  强度与环境. 2011(04)
[9]爆炸分离冲击环境的模拟试验技术进展[J]. 毛勇建,李玉龙.  导弹与航天运载技术. 2007(04)
[10]用火工品产生中高量级冲击的试验技术研究[J]. 刘斌,吴江.  强度与环境. 2007(03)

硕士论文
[1]摆锤式冲击试验系统的研制及性能研究[D]. 梁斌强.北京交通大学 2017
[2]中量级强冲击试验机摆锤结构优化设计与冲击数值仿真[D]. 王旭.华中科技大学 2014
[3]冲击响应谱试验技术研究[D]. 骞永博.西北工业大学 2007



本文编号：3129502