發(fā)布時間：2020-12-19 17:13

　　隨著人類對太空的不斷探索,太空中在軌航天器不斷增多,導致空間碎片的數量不斷增多,空間碎片的形狀與結構各種各樣,極大影響正在工作的航天器的安全。航天器在執(zhí)行任務的時候受到空間環(huán)境因素影響,而溫度環(huán)境的影響是一個主要方面。本文在空間溫度環(huán)境下單彈丸高速撞擊鋁板Whipple防護結構研究的基礎上,采用實驗、數值模擬以及理論分析相結合的方法,開展空間溫度環(huán)境下多粒子撞擊鋁板Whipple防護結構的研究,其中主要研究內容如下:研究包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構的損傷特性。分析在擊穿前板后,包裹殼體的損傷情況與包裹小粒子散布情況,及其與包裹殼體材料、撞擊速度以及包裹多粒子彈內腔幾何性質的關系。結果表明,對于外殼材料為聚碳酸酯、尼龍以及2017鋁合金的包裹多粒子彈,尼龍外殼包裹多粒子彈擴散效果最為明顯,其次是聚碳酸酯,最后是2017鋁合金。同種材料的包裹多粒子彈的粒子擴散角隨著速度的增大而增大,當速度達到一定值的時候,粒子擴散效果更為明顯。之后隨著速度的增加,粒子擴散略有增加。圓錐型內腔的包裹多粒子彈的粒子擴散程度要明顯高于圓柱型內腔包裹多粒子彈的擴散程度。研究在不同溫度環(huán)境下單粒子撞擊... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：89 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 空間碎片及其危害
        1.1.2 空間環(huán)境簡介
        1.1.3 空間溫度環(huán)境簡介
        1.1.4 包裹多粒子彈簡介
        1.1.5 Whipple防護結構簡介
    1.2 國內外在該方向研究現狀分析
        1.2.1 國外研究現狀
        1.2.2 國內研究現狀
        1.2.3 目前存在的問題
    1.3 主要研究內容
第2章 實驗方法與仿真方案設計
    2.1 引言
    2.2 實驗設備
        2.2.1 包裹多粒子彈高速發(fā)射裝置
        2.2.2 包裹多粒子彈測速系統(tǒng)
        2.2.3 高速攝影裝置介紹
        2.2.4 包裹多粒子彈的制備
    2.3 數值模擬技術
        2.3.1 ABAQUS有限元仿真軟件簡介
        2.3.2 數值模擬材料模型
        2.3.3 數值模擬材料參數
    2.4 實驗與仿真方案
        2.4.1 包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構的實驗與仿真方案
        2.4.2 空間溫度對鋁板Whipple防護結構高速撞擊特性的影響
        2.4.3 空間溫度環(huán)境下包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構研究方案
    2.5 本章小結
第3章 包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構的損傷特性
    3.1 引言
    3.2 撞擊實驗
        3.2.1 包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構
    3.3 仿真有效性驗證
    3.4 包裹多粒子彈擴散角分析
        3.4.1 外殼材料為聚碳酸酯的包裹多粒子彈擴散角
        3.4.2 外殼材料為尼龍的包裹多粒子彈擴散角
        3.4.3 外殼材料為鋁合金的包裹多粒子彈擴散角
        3.4.4 擴散角分析
    3.5 殼體幾何性質對包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構擴散角的影響
    3.6 本章小結
第4章 空間溫度環(huán)境下鋁板Whipple防護結構的損傷特性
    4.1 引言
    4.2 基于ABAQUS的空間溫度仿真模擬
    4.3 數值仿真有效性驗證
        4.3.1 驗證方案
        4.3.2 仿真模擬以及有效性驗證
    4.4 空間溫度環(huán)境下鋁板Whipple防護結構的單粒子損傷特性
        4.4.1 撞擊極限方程及撞擊極限曲線
        4.4.2 在不同溫度條件下彈丸撞擊Whipple的仿真研究
    4.5 在不同溫度條件下彈丸撞擊Whipple的防護特性
    4.6 在不同溫度條件下彈丸撞擊Whipple的損傷研究
    4.7 本章小結
第5章 空間溫度環(huán)境下包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構的損傷特性
    5.1 引言
    5.2 高低溫下包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構損傷特性研究
        5.2.1 高溫條件下包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構的損傷特性
        5.2.2 低溫條件下包裹多粒子彈撞擊鋁板Whipple防護結構的損傷特性
    5.3 數值仿真分析
        5.3.1 包裹多粒子彈擊穿前板擴散角規(guī)律
        5.3.2 包裹多粒子彈擊穿前板后剩余動能的變化
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]2A12鋁合金本構關系和失效模型[J]. 張偉,魏剛,肖新科.  兵工學報. 2013(03)
[3]匹配濾波方法在非相干散射雷達測量空間碎片中的應用[J]. 劉擁軍,葛德彪,金旺.  空間科學學報. 2012(01)
[4]低溫下Whipple防護結構超高速撞擊效應研究[J]. 楊繼運,徐坤博,簡亞彬,曹燕,李宇,龔自正,趙晶晶.  航天器環(huán)境工程. 2011(04)
[5]靜止軌道衛(wèi)星在軌溫度參數變化規(guī)律研究[J]. 郭永富.  航天器工程. 2011(01)
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[7]空間碎片防護研究現狀與國內發(fā)展建議[J]. 龔自正,韓增堯,龐寶君.  航天器環(huán)境工程. 2010(01)
[8]航天器近地空間環(huán)境效應綜述[J]. 邵永哲,楊健,李小將,石磊.  航天器環(huán)境工程. 2009(05)
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博士論文
[1]彈丸超高速撞擊薄板碎片云建模研究[D]. 遲潤強.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[2]基于SPH方法的空間碎片超高速碰撞特性及其防護結構設計研究[D]. 徐金中.國防科學技術大學 2008

碩士論文
[1]空間環(huán)境對航天器編織材料結構防護性能的影響[D]. 劉家赫.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]二級輕氣炮超高速撞擊實驗測控系統(tǒng)研究[D]. 鄧云飛.哈爾濱工業(yè)大學 2008



本文編號：2926272