铝球弹丸超高速正撞击薄铝板穿孔尺寸研究

利用2017-T4铝球弹丸高速正撞击不同厚度的2A12铝合金板,模拟空间碎片对航天器防护屏的高速撞击作用,分析铝合金板撞击穿孔尺寸特征。铝球弹丸直径为3.18mm~6.35mm,弹丸直径与铝板厚度之比dp/t为1.00~9.96,撞击速度为1.50km/s~6.98km/s,得到了铝球弹丸高速正撞击铝板的穿孔经验公式。实验结果表明:薄铝板高速撞击穿孔直径扩张率与弹丸直径、铝合金板厚度及撞击速度有关。当弹丸直径与铝合金板厚度之比dp/t一定时,薄铝板撞击穿孔直径扩张率随着撞击速度的增大而增大;当撞击速度一定时,薄铝板撞击穿孔直径扩张率与dp/t呈非线性关系,且随着dp/t的增加,对薄铝板撞击穿孔直径扩张率的影响减弱。     

椭球弹丸超高速撞击防护屏碎片云数值模拟

低地球轨道的各类航天器易受到微流星体及空间碎片的超高速撞击.本文采用AUTODYN软件进行了椭球弹丸超高速正撞击及斜撞击防护屏碎片云的数值模拟.给出了三维模拟的结果.研究了在相同质量的条件下,不同长径比椭球弹丸以不同速度和入射角撞击防护屏所产生碎片云的特性,并与球形弹丸撞击所应产生的碎片云特性进行了比较.结果表明:在相同的速度下,不同长径比椭球弹丸撞击的碎片云形状、质量分布和破碎程度是不同的,随撞击入射角的增加弹丸的破碎程度增大,滑弹碎片云的数量增加;随撞击速度的增加,弹丸的破碎程度也增加.     

超高速撞击作用下C/SiC薄板抗冲击特性研究

针对空天飞行器热防护系统抗冲击性能,基于已得实验结果对冲击载荷作用的平纹编织C/SiC复合材料薄板碎片云团结构定性建模及分析,获得C/Si C碎片云中特殊轴向柱状高能区。基于Autodyn正交各向异性材料模型推导材料参数并与实验对比,验证模型及参数的合理性。据C/SiC碎片云团特点选取弹丸剩余速度、碎片云轴向平均速度及分散角作为主要特征参数,并以球形Al弹丸薄板撞击模型为对象,对超高速撞击多种工况C/SiC面板的抗冲击性能进行规律分析及评估。     

弹丸超高速撞击半无限厚铝板数值模拟

微流星体及空间碎片的超高速撞击威胁着长寿命、大尺寸航天器的安全运行,导致其严重的损伤和灾难性的失效.撞击损伤特性研究是航天器防护设计的一个重要问题.本文采用AUTODYN软件的Lagrange法对半无限铝板的超高速斜撞击和与其具有相同法向速度的正撞击进行了模拟,给出了不同撞击角和不同法向速度下半无限厚铝板弹坑深度、宽度、长度的变化规律及多弹坑的形成过程,并与经验方程进行了比较分析.结果发现:随撞击角的增加,弹坑的深度和宽度减小,而弹坑的长度增加;随撞击速度的增加弹坑的直径和深度增加;在撞击角大于70度时出现多弹坑.     

球形弹丸超高速碰撞破碎特性

讨论超高速碰撞数值模拟方法,用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法对球形弹丸超高速撞击时弹丸破碎、碎片云形成过程进行数值模拟并与实验结果比较,验证计算方法及模型参数的正确性。在此基础上研究钨合金、轧制均质装甲(Rolled Homogeneous Armor,RHA)两种材料球形弹丸破碎的临界速度随比值(ts/dp,ts为靶板厚,dp为弹丸直径)的变化规律,给出两种材料超高速碰撞时应变率及平均碎片尺寸随撞击速度的变化曲线以及碎片质量分布规律。     

超高速撞击丝网防护屏弹丸形状效应数值模拟研究

采用数值仿真方法研究不同形状弹丸撞击连续型防护屏和丝网防护屏后形成的碎片云特性。研究表明：相同面密度的多层丝网防护屏防护效果优于连续型防护屏;对于连续型防护屏,锥体撞击部位对后板毁伤的影响大于锥体长径比对后板毁伤的影响,而对于丝网防护屏影响规律则相反;研究长固锥锥尖撞击2种防护屏后碎片云动量密度,撞击连续型防护屏后,弹丸碎片云动量密度分布具有对称性,较之丝网防护屏分布更为集中,且动量密度峰值大于撞击丝网防护屏后弹丸碎片云动量密度峰值。     

填充空心球/铝基复合材料结构的超高速撞击损伤特性研究

针对人类航天活动在空间中积累的大量空间碎片严重威胁在轨运行航天器安全,急需开发具有优良防护性能的新材料防护结构问题,初步研究填充空心球/铝基复合材料Whipple防护结构的撞击特性,获得相关撞击损伤数据,与填充实心铝板的Whipple防护结构进行对比,并评估空心球/铝基复合材料作为一种航天器防护材料的可行性。     

高速弹丸撞击1420铝合金过程数值模拟

利用有限差分方法模拟了GCr15钢弹丸高速撞击1420铝合金半无限厚靶过程,结果表明,弹丸前方材料向前方运动,而后方材料则经历减速过程甚至出现反应运动,导致自由表面的突起,弹丸前端最大压应力达到10^10Pa数量级,应力和应变在弹孔周围的分布极不均匀,越靠近弹孔处越大,随着弹丸的深入,弹丸周围的塑变加大。     

超高速弹丸撞击靶板的脉冲X光照相实验研究

双层靶结构是一种有效的太空防护结构,对速度为5～7km/s的小颗粒弹丸具有极好的防护作用。为研究双层靶结构的防护作用,用二级轻气炮发射超高速弹丸撞击靶板,用脉冲X光摄影系统拍摄弹丸撞击靶板后形成的碎片粒子云团。对照见证靶被侵彻的形态,可以得到内涵十分深刻的实验数据。自动跟踪式脉冲X光摄影系统是一种新型的脉冲X光摄影系统。应用该系统成功地拍摄了高速弹丸撞击靶板后弹、靶形成碎片粒子云团的形态。文章披露了铝弹撞击铝靶,钢弹撞击铅靶后某一时刻的X光拍摄的图象,并对实验结果作了初步分析。     

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。     

超高速撞击压力容器碎片云与气体介质相互作用建模研究

针对超高速撞击压力容器碎片云与气体介质相互作用问题,首先,建立了碎片云的初始模型;然后,应用气固两相流理论对碎片云与气体介质的相互作用进行分析,建立了计算模型,并通过与实验结果的比较,验证了计算模型的有效性。在此基础上,考察了弹丸直径、撞击速度及气体介质压力对碎片云与气体介质相互作用的影响。研究结果表明:碎片云的尖端速度及径向扩展速度均随着弹丸直径的增加而增加,气体冲击波强度随着弹丸直径的增加而增强;随着撞击速度及气体介质压力的增加,碎片云尖端减速运动的加速度及径向减速运动的加速度均增大,气体冲击波强度随着撞击速度及气体介质压力的增加而增强,并且衰减速度增大。     

圆柱形长杆超高速正碰撞薄板结构破碎效应

超高速碰撞多层板结构破碎效应研究对空间碎片防护及动能武器毁伤效应研究有着重要意义。采用ANSYS/AUTODYN程序的SPH方法,对超高速碰撞碎片云的形成过程进行了数值模拟,某典型时刻一次及二次碎片云形貌的数值模拟结果与实验结果吻合较好,验证了计算方法和模型参数的正确性。在此基础上采用数值模拟方法,对钨合金、轧制均质装甲(Rolled Homogeneous Armor,RHA)及LY12铝三种材料的圆柱形弹体超高速碰撞薄板的破碎规律进行了研究,基于量纲分析方法得出了弹体破碎长度随弹靶材料特性、弹靶尺寸及初始撞击速度变化的关系式。并研究了钨合金及RHA两种材料的长杆弹对八层RHA板结构的超高速碰撞效应。     

5A06铝合金单层板超高速撞击弹道极限分析

日益增长的空间碎片对在轨航天器的安全运行构成了严重威胁,毫米级空间碎片的防护已成为航天器结构设计必须考虑的问题之一.航天器的蒙皮是抵御空间碎片超高速撞击的最基本防护结构.采用数值仿真并结合试验验证的方法,对5 mm厚5A06铝合金单层板承受2A12铝合金球形弹丸正撞击下的弹道极限进行了研究.研究表明,在验证实验速度范围内,数值仿真结果与实验结果吻合良好;使用数值仿真对实验速度以上的区间进行拓展研究,获得了其弹道极限曲线和弹道极限方程;数值仿真和实验结果与已有经验方程对比表明,经验方程与具体材料的弹道极限有较大偏差,因此,应具体问题具体分析.     

铝薄膜结构第一镜氢离子溅射特性研究

采用电子束蒸发镀膜工艺,在不同的基底材料上镀制了Al和Al2O3/Al薄膜,研制了国际热核聚变实验堆光学诊断中用具有较高反射率薄膜第一镜。通过中频脉冲偏压方法产生氢等离子体,对薄膜第一镜在氢等离子溅射下性能及特性进行比较分析。研究结果表明:在本实验氢离子溅射条件下,第一镜样品表面污染物的沉积速度大于溅射速度,样品表面沉积了少量的真空室内物质,通过X射线光电子能谱分析证实金属污染物均为氧化物,对光谱反射率影响较小。而由于基底和膜层结构的不同,薄膜第一镜自身结构的稳定性差异较大,其中Al/SS304和Al2O3/Al/Si O2样件表现出很好的耐等离子溅射稳定性,可以成为第一镜的备选方案。     

超高速撞击过程产生的电磁脉冲对测试信号的干扰

超高速撞击过程的毁伤破坏机理研究对评估动能武器撞击毁伤能力及碰撞破坏程度等具有重要理论意义。为探索超高速撞击条件下靶内应力波测量方法,在层状结构的花岗岩靶内布置PVDF薄膜传感器测量撞击过程中应力波传播。试验结果表明:当弹速小于2 500 m/s时,PVDF薄膜可有效获得应力波信号,弹速接近3 000 m/s时,撞靶过程产生的电磁脉冲会对PVDF传感器产生干扰,无法获得有效信号。电磁脉冲的幅值大小与弹体材料无关,与弹速有关,速度越高,干扰越严重。弹速大于3 000 m/s撞击靶标时,测点布置距撞击表面应大于500 mm,速度越高测点距碰撞点的距离应越大,近距离处的应力波可根据远处有效信号通过数值仿真计算获取。     

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     

2024－T3铝合金包铝薄板抗疲劳特性DFR截止值的试验研究

用一种新的ＤＦＲ概念比较国产和美国产２０２４－Ｔ３铝合金包铝薄板的抗疲劳特性，试验分析认为，在相同试验条件下，两国产２０２４－Ｔ３包铝薄板抗疲劳特性相当，没有显著差异。     

含能活性材料防护结构超高速撞击特性数值模拟研究

含能活性材料超高速撞击数值模拟研究对于新型空间碎片防护机理探索研究具有重要意义.采用AUTODYN动力学仿真程序,基于改进的Lee-Tarver点火增长模型,在验证计算模型有效性的基础上,开展球形弹丸超高速撞击含能活性材料防护结构数值模拟研究,对弹丸临界破碎速度、碎片云形貌特征及后墙损伤等进行分析.给出了铝合金弹丸超高...     

2024－T3铝合金包铝薄板抗疲劳特性DFR截止值的试验研究EI

用一种新的ＤＦＲ概念比较国产和美国产２０２４－Ｔ３铝合金包铝薄板的抗疲劳特性，试验分析认为，在相同试验条件下，两国产２０２４－Ｔ３包铝薄板抗疲劳特性相当，没有显著差异。