不同环境温度下铝球高速撞击纤维布/铝板组合防护结构试验研究EI北大核心CSCD

利用二级轻气炮发射铝球弹丸,在不同环境温度下高速撞击经过高低温交变和电子辐照作用的纤维布/铝板组合防护结构,研究环境温度、高低温交变与电子辐照对防护结构高速撞击损伤与防护特性的影响。用于模拟空间碎片的铝球弹丸直径为3.97 mm,撞击速度为1.4~3.53 km/s,撞击角度为0°,环境温度分别为-100℃、20℃和200℃。结果表明,高温环境、高低温交变与电子辐照可导致纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能下降;低温环境可使纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能提高;高温环境和高低温交变对纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能的影响更加显著。     

多孔脆性火山岩弹丸高速撞击航天器典型防护结构试验和仿真分析

采用多孔脆性火山岩弹丸,对航天器典型Whipple防护结构进行高速撞击试验和仿真计算,分析表明在低速撞击阶段,造成前板铝脱落,但后板并没有发生剥离现象,当撞击试验速度达到2.78km/s时,后板出现剥离现象,此速度可近似为Whipple防护结构遭到破坏的临界速度,试验与仿真结果基本吻合。     

多层隔热材料对填充式结构高速撞击损伤影响的实验研究

在填充式结构中加入多层隔热材料(MLI),利用二级轻气炮发射铝球弹丸在真空环境下对其进行高速撞击实验,获得了MLI位于不同位置时的防护结构损伤模式,研究MLI对填充式结构高速撞击损伤与防护特性的影响。结果表明:当MLI位于首层薄铝板前侧时,薄铝板穿孔尺寸增大,首层薄铝板耗散弹丸撞击动能的能力增强,有助于填充式结构高速撞击防护性能提高;当MLI位于首层薄铝板后侧时,弹丸击穿薄铝板后次生碎片云团的膨胀扩散受到抑制,不利于填充式结构高速撞击防护性能提高;在相同撞击条件下,当MLI位于填充层前侧时,填充层中心穿孔尺寸增大,当MLI位于舱壁前侧时,舱壁弹坑分布范围减小。     

高速粒子撞击作用下LF6合金多层靶结构防护能力研究

针对总厚度为４ｍｍ的ＬＦ６合金双层靶和总厚度为２ｍｍ的三层靶进行了直径为２ｍｍ,速度分别为５．８和７．２ｋｍ／ｓ的ＧＣｒ１５粒子 撞击试验,并对双层靶进行了不同前靶厚度和靶间距的撞击试验,试验结果表明：与同样碰撞条件下半无限体靶上产生的破坏情况相比,多层靶被击穿的总厚度远淖于半无限体靶上形成的弹坑深度,采用多层靶结构可显著提高材料的抗高速粒子撞击能力,并大大降低航天器抗高速粒子撞击的防护结构的重量     

面向星球探测的高速撞击穿透器缓冲防护设计与仿真分析

高速撞击穿透器以碰撞的方式嵌入天体内部,由于其着陆速度大,碰撞产生的过载严重,为了保证科学载荷在碰撞后能正常工作并且足够灵敏,必须对其进行减振防护。该研究对穿透器的减振结构进行设计,采用非线性有限元技术对穿透器的侵彻过程进行仿真分析,确定了穿透器的着陆速度,并研究了主要减振结构,即泡沫填充铝薄壁管,在碰撞载荷作用下的动态响应和能量吸收问题。从分析结果看,泡沫铝填充薄壁管在隔冲效率和能量吸收方面有较好的效果。     

铝双层板结构撞击损伤的板间距效应实验研究

为了研究空间碎片对航天器防护结构的超高速撞击损伤特性,采用二级轻气炮发射球形弹丸,对铝双层板结构进行了超高速撞击实验研究.弹丸直径为3.97 mm,撞击速度分别为(2.58±0.08)km/s、(3.54±0.25)km/s和(4.35±0.11)km/s,板间距为10~100 mm.实验得到了铝双层板结构在不同撞击速度区间的后板损伤模式.结果表明,弹丸撞击速度一定时,后板弹坑分布随前后板间距的不同而不同.前板背面返溅影响区和后板弹坑分布区随板间距的增大而增大,各弹坑分布区扩散角随板间距的增大而减小.     

电弧炮参数及1420铝合金板的高速弹丸撞击试验

设计制作并试验研究了利用电磁成型机电源的电弧炮，ｋ结果表明弹丸速度随电源能量的增加和熔丝质量的减少而增大。在１０ｋＪ的能量下把弹丸加速到近１ｋｍ／ｓ，在该速度下的大颗粒以及小颗粒和微粒与经固溶处理和电场时效的１４２０铝合金板的撞击试验表明，粒子粒入深度与粒子大小相当。大颗粒穿透１．８ｍｍ板材时在其轨迹旁材料中的塑性变形成波浪型分布，而小粒子注入时表现为粒子旁材料的塑性变形很小，且因弹性回复粒子正在     

铝球弹丸高速正撞击金属网防护屏实验研究

利用二级轻气炮发射2017-T4铝球弹丸高速撞击金属网,通过金属网后面观察板弹坑分布研究金属网对高速撞击铝球的破碎作用及次生碎片粒子群分布特性,分析观察板弹坑分布与铝球直径、金属网面密度关系。获得铝球弹丸高速正撞击具有不同编织参数金属网时观察板弹坑分布模式。结果表明,铝球弹丸高速正撞击金属网后在观察板上产生多条呈放射状分布近似对称的触须状弹坑簇;触须状弹坑簇数量、长度随弹丸直径、撞击位置、金属网面密度不同而不同;相同撞击条件下铝球弹丸高速正撞击网格孔中心时,观察板触须状弹坑簇数量相对较多。     

轻型合金超高速冲击防护性能和失效机理研究进展

目的 系统总结目前关于轻型金属合金及其复合层板在超高速冲击载荷作用下的冲击损伤模式和失效机理研究进展。方法 搜集整理大量有关研究文献,从实验技术、轻型合金的超高速冲击下可视性的实验现象,以及高应变率加载条件下材料的微观组织结构演化机理三方面对最新研究进展进行梳理与总结。结论 指出了目前轻型合金超高速冲击性能研究中的不足,并提出了未来研究方向的建议,为该领域轻质防护结构设计未来的研究方向提供了参考。     

落石冲击下桥墩刚柔叠层防护结构的缓冲耗能试验研究

山区工程结构的落石冲击灾害问题显著,耗能缓冲防护结构能有效减小冲击灾害。针对桥墩的冲击防护,设计了型钢-泡沫板、型钢-混凝土和泡沫板-混凝土三种耗能缓冲结构,通过对三种防护结构在落石冲击下的破坏模式及试验动力响应过程分析,揭示刚柔叠层冲击防护结构的耗能缓冲机理。试验结果表明：利用刚性外层可将冲击能量有效扩散至内部柔性缓冲层,充分发挥刚柔层的耗能及缓冲性能;混凝土泡沫板防护结构综合性能最优,对比无防护结构,其可使落石冲击钢筋混凝土试验板的冲击持续时间延长9～10倍,平均冲击力减至无防护结构的1/10以下,具有良好的耗能缓冲性能。     

弹体头部形状对碳纤维层合板抗冲击性能影响实验研究

为研究弹体头部形状对碳纤维层合板抗冲击性能的影响,利用一级气炮发射卵形头弹、半球形头弹和平头弹,对2 mm厚碳纤维层合板进行了冲击实验。利用公式拟合处理实验数据,揭示弹体头部形状对靶板弹道极限与能量吸收的影响,并且分析靶板冲击损伤形貌及机理特征。研究结果表明:平头弹弹道极限最高,半球形头弹次之,卵形头弹最低。弹体在低速度冲击时,弹体头部形状对靶板能量吸收率的影响更为显著。平头弹冲击时,靶板迎弹面受到均匀分布的环向剪切力,纤维同时被剪切,基体发生大面积剪切破坏。半球形头弹冲击时,靶板迎弹面受到非均匀分布的剪切力和挤压作用,纤维发生剪切断裂和拉伸断裂,基体发生剪切破坏和挤压破碎。卵形头弹冲击时,纤维发生单一的拉伸断裂,而基体则发生挤压破碎。弹体头部形状对靶板损伤的影响主要集中在迎弹面和中部纤维层。     

波阻抗对岩石动力学特性影响的模拟试验研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对系列波阻抗的模型材料进行不同应变率下的冲击压缩试验。试验结果表明:岩石在冲击荷载下的应力波传播特征、动态应力应变关系以及破碎块度分形特征同时受波阻抗、应变率和冲击速度的影响。波阻抗相同时,反射波和透射波信号幅值均随冲击速度增大呈线性增大,同时应变率效应明显,随着应变率的增大:峰值应力呈线性增大,动态弹性模量增大,应变软化阶段延长;破碎程度增大,破碎块度分形维数呈线性增大。应变率相同时,随着波阻抗的减小:反射波幅值增大、透射波幅值减小;峰值应力减小,应变软化阶段延长,塑性段趋于明显,且有塑性流动现象出现;破碎程度增大,破碎块度分形维数增大。同时随着波阻抗减小,应变率增大对动态抗压强度的增大以及对破碎程度的加剧效果减弱,应变率效应减弱,逐渐趋于不明显。     

圆锥头弹体冲击复合材料层合板数值模拟

采用ABAQUS软件建立了圆锥头弹体正冲击复合材料层合板的有限元模型,并与已有文献结果进行对比验证了模型的可靠性,进而研究圆锥头弹体以不同的入射角度冲击复合材料层合板时初始速度与剩余速度的关系、复合材料层合板的破坏形态及弹体发生跳弹的规律。结果表明：弹体以90°入射角冲击复合材料层合板,在距离临界速度较大时,弹体的剩余速度与初始速度呈线性关系;不同的初始速度对复合材料层合板的损伤面积和破坏机制也不相同;弹体的入射角度越小、复合材料层合板越厚,越容易产生跳弹现象,并给出了入射角度和铺陈层数对跳弹现象的影响规律。该研究可为各种防护装备的设计和优化提供参考。     

Experimental study on expansion characteristics of debris clouds produced by oblique hypervelocity impact of LY12 aluminum projectiles with thin LY12 aluminum plates

Tests of hypervelocity projectile impacts to a double-wall structure made of LY12 aluminum were performed using a two-stage light gas gun. In the bumper plate hole analysis, empirical equations that relate hole dimensions to impact parameters such as velocity, angle of obliquity and bumper plate thickness are obtained. The laser shadowgraphs in order to get the expansion of debris clouds were taken and the characteristic parameters obtained. The damage effects of the back wall varying with impact parameters were studied. The expansion of debris clouds was determined.