高速撞擊下防護(hù)結(jié)構(gòu)的損傷分析及評估方法研究.pdf

1、隨著空間環(huán)境的日益惡化，航天器在軌運(yùn)行安全受到嚴(yán)重威脅，空間碎片的不斷增長導(dǎo)致航天器被撞擊概率增大，提升航天器自身防護(hù)能力變得十分重要。對于航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)而言，表征防護(hù)能力的標(biāo)準(zhǔn)主要采用彈道極限方程，目前防護(hù)結(jié)構(gòu)的彈道極限研究大多采用實(shí)驗(yàn)方法，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到彈道極限方程。由于實(shí)驗(yàn)方法需進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，且不能較好解釋高速撞擊的深層次物理過程，本文從能量角度提出一個(gè)評估防護(hù)結(jié)構(gòu)性能的方法，針對以鋁合金為代表的金屬材料及以玄武巖纖維布為代

2、表的編織材料，研究了各自作為防護(hù)前屏?xí)r的吸能特性，并根據(jù)單層板的能量損傷判別建立了雙層結(jié)構(gòu)以及多層結(jié)構(gòu)的評估方法。
　　本文首先針對單層板的現(xiàn)有研究結(jié)論，提出了單層靶板高速撞擊臨界失效動(dòng)能這一概念，認(rèn)為單層板的臨界破壞由入射彈丸的初始動(dòng)能決定，并通過實(shí)驗(yàn)測得一個(gè)直徑下的彈丸臨界失效動(dòng)能。為驗(yàn)證不同直徑彈丸撞擊同一單層靶板臨界失效動(dòng)能的一致性，本文采用不同直徑彈丸進(jìn)行了高速撞擊驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并得到了滿意結(jié)果。其次研究了鋁合金板及玄武巖纖

3、維布在彈丸撞擊過程中的耗能特性，用于研究鋁合金的方法可以推廣到金屬材料，用于研究玄武巖纖維布的方法可以推廣到編織材料?；谀芰亢纳⒌难芯勘砻鳎簭椀蓝胃咚僮矒粝?，鋁合金防護(hù)屏對彈丸能量的消耗主要由鋁屏剝離部分質(zhì)量引起，玄武巖纖維布對彈丸能量的消耗主要由穿透過程的做功引起。在破碎段內(nèi)，基于本文提出的臨界失效動(dòng)能判別方法，證明了鋁雙層板結(jié)構(gòu)破碎段彈道極限曲線近似為直線。最后針對以鋁板及玄武巖纖維布組成的兩種不同形式的組合防護(hù)結(jié)構(gòu)，依據(jù)本文提出