C-C復合材料高溫高速撞擊實驗與損傷性能評價.pdf

1、C/C復合材料作為一種高溫/超高溫防熱結構材料，已經逐漸成為再入航天器、高速飛行器等航空航天飛行器高溫區(qū)域外防熱的首選材料體系。在飛行器安裝、運輸、發(fā)射和飛行過程中難以避免存在一定的沖擊和撞擊事件，特別是日益增多的空間碎片更是給飛行器外防熱的C/C材料帶來巨大的安全隱患，C/C材料在不同溫度環(huán)境下的耐撞擊能力以及結構產生孔洞損傷后的防隔熱性能已經成為目前熱防護結構設計必須要考慮的問題。本文針對此問題，分別從數值模擬、試驗測試及損傷后防隔

2、熱性能評價三個方面展開研究。
　　本文首先結合彈丸侵徹平板問題建立了耦合溫度因素的高速撞擊問題數值模擬方法，計算分析了高溫環(huán)境C/C材料高速撞擊損傷動態(tài)過程及撞擊后表面損傷規(guī)律。并重點分析了熱應力對材料損傷的影響差異以及損傷孔洞導致熱防護結構的防隔熱性能退化。最后，重點研究了C/C板的厚度對損傷性能的影響規(guī)律。
　　在數值模擬的基礎上，利用電阻加熱原理結合傳統(tǒng)的二級輕氣炮技術設計搭建了高溫高速撞擊實驗裝置。并通過彈丸正撞擊實

3、驗著重分析了靶板溫度與彈丸速度因素對于C/C靶板的損傷影響規(guī)律。采用正交實驗方法開展了高溫環(huán)境撞擊因素影響分析，獲得了彈丸直徑、速度、入射角及靶板溫度因素對于C/C靶板的損傷面積影響規(guī)律，并通過高速照相技術獲得了彈丸撞擊高溫靶板的破壞過程及損傷機制。
　　最后開展了C/C材料的高溫高速撞擊損傷后熱力性能測試，分別定量分析了材料穿孔、內部損傷以及溫度因素對于材料力學性能退化的影響。設計并制備了孔洞損傷對綜合防隔熱性能影響的驗證實驗原