强冲击下PZT-5H压电陶瓷的动力响应及电输出特性研究

为了揭示冲击压力对PZT-5H压电陶瓷电输出特性的影响,利用自行建立的聚偏氟乙烯冲击压力测试系统和压电陶瓷电输出性能测试系统,以一级轻气炮作为加载手段,开展了柱状铝合金弹丸分别以195 m/s、487 m/s、532 m/s和613 m/s的速度垂直撞击复合靶板（钢片-压电陶瓷-有机玻璃）的实验。利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行弹靶碰撞的有限元分析,分析了不同速度下PZT-5H的冲击压力时程。根据实验系统建立了弹靶接触时应力波传播的简化模型,并通过模型计算出复合结构中PZT-5H压电陶瓷承受的冲击压力峰值。运用实验得到的冲击压力时程、压电陶瓷输出电压时程和储能电容充电电压时程,分析了不同峰值压力脉冲作用下PZT-5H压电陶瓷电输出特性的变化规律。研究结果表明：冲击压力峰值的计算结果与仿真结果、实验测量结果趋势吻合;冲击压力峰值在200~700 MPa范围内时,PZT-5H压电陶瓷输出电压峰值随着冲击应力峰值的增加而增大,且近似呈线性关系;在高速撞击PZT-5H压电陶瓷过程中动能与电能的能量转化效率较低,当储能电容量与PZT-5H压电陶瓷电容量比值为5.9∶1时,压电陶瓷的能量转化率为1.1%.     

毫秒脉冲激光辐照光学镜片的热力效应

K9光学镜片是坚硬的脆性材料,对其进行切割、打孔等加工时容易产生裂纹甚至碎裂,而毫秒脉冲激光加工技术具有非接触、精度高、效率高等优点,逐渐被用于切割、打孔领域。为了将毫秒脉冲激光对K9光学镜片进行切割和打孔技术进一步的加强,利用脉宽为1 ms、功率为3 W且重复频率分别为900 Hz、500 Hz、100 Hz的毫秒脉冲激光辐照K9光学镜片,通过构建毫秒脉冲激光辐照光学镜片的热、力效应测量系统,记录K9光学镜片的表面温度演化过程以及镜片表面的实时应变,获得了不同频率毫秒脉冲激光辐照K9光学镜片的温度时程曲线和径向、环向应力时程曲线。得到如下结论：脉宽相同时,随着激光频率的增大,占空比增大,进而导致镜片吸收能量产生的温升增大,对K9光学镜片损伤也越大,得到最高温度与激光频率的2阶多项式拟合函数y=289.03213+0.02698x+4.19812×10^-4x²;脉宽相同时,随着激光频率的增大,占空比增大,镜片温度升高,温度梯度增大,加剧镜片内部单元的涨缩,从而使得径向、环向应力均增大,对K9光学镜片损伤也越大,得到径向、环向应力与激光频率的2...     

光强及温度对太阳电池输出性能的影响

航天器太阳电池在极端服役条件下的电输出性能直接决定航天器在轨安全性，采用实验测量与数值模拟相结合的方法研究太阳电池在不同光强、大温差(20～160℃)及不同辐照面积下的电输出特性，同时利用PC1D与COMSOL Multiphysics软件对相同辐照条件下太阳电池的电输出特性和电子、空穴浓度演化过程进行数值模拟。结果表明：相同温度条件下，太阳电池光生电流值、负载两端电压及流经负载的电流均随光强的增加而升高；相同光照强度条件下，太阳电池正向电流密度随温度的升高而增大，负载两端电压与流经负载的电流随温度升高而降低；数值模拟结果从微观层面验证了实验结果的可靠性。