C-C復(fù)合材料高溫高速撞擊實(shí)驗(yàn)與損傷性能評價(jià).pdf

1、C/C復(fù)合材料作為一種高溫/超高溫防熱結(jié)構(gòu)材料，已經(jīng)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(yùn)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生孔洞損傷后的防隔熱性能已經(jīng)成為目前熱防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須要考慮的問題。本文針對此問題，分別從數(shù)值模擬、試驗(yàn)測試及損傷后防隔

2、熱性能評價(jià)三個方面展開研究。
　　本文首先結(jié)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(shù)值模擬方法，計(jì)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(diǎn)分析了熱應(yīng)力對材料損傷的影響差異以及損傷孔洞導(dǎo)致熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的防隔熱性能退化。最后，重點(diǎn)研究了C/C板的厚度對損傷性能的影響規(guī)律。
　　在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，利用電阻加熱原理結(jié)合傳統(tǒng)的二級輕氣炮技術(shù)設(shè)計(jì)搭建了高溫高速撞擊實(shí)驗(yàn)裝置。并通過彈丸正撞擊實(shí)

3、驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shù)獲得了彈丸撞擊高溫靶板的破壞過程及損傷機(jī)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(nèi)部損傷以及溫度因素對于材料力學(xué)性能退化的影響。設(shè)計(jì)并制備了孔洞損傷對綜合防隔熱性能影響的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原