超高速撞擊特性分析研究及航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、針對(duì)空間碎片與航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)之間的超高速撞擊問(wèn)題,本文對(duì)航天器防護(hù)材料和防護(hù)結(jié)構(gòu)的損傷特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究分析和數(shù)值模擬的分析;并對(duì)航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足可靠性的情況下質(zhì)量最小的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了研究.該課題及研究方法對(duì)航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作具有較大的理論和工程意義.具體工作可分為以下幾個(gè)方面:(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用量綱分析法和逐步回歸法得到厚靶成坑的經(jīng)驗(yàn)公式,并對(duì)得到經(jīng)驗(yàn)公式的不同模型進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:采用靶材布氏硬度的經(jīng)驗(yàn)方程較

2、采用屈服強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)方程較好地符合實(shí)驗(yàn),從而也說(shuō)明用布氏硬度表征超高速撞擊的強(qiáng)度效應(yīng)比用屈服強(qiáng)度更能反映超高速撞擊本質(zhì)特性關(guān)系;數(shù)據(jù)回歸分析得到薄板穿孔的經(jīng)驗(yàn)方程,通過(guò)與Maiden,Gehring和Mcmillan的經(jīng)驗(yàn)方程進(jìn)行比較,表明得到的經(jīng)驗(yàn)公式在該實(shí)驗(yàn)條件下更精確,采用的分析方法也是有效的;通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了碎片云特性角的經(jīng)驗(yàn)方程.(2)通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析,在實(shí)驗(yàn)特定的條件下實(shí)現(xiàn)了單防護(hù)屏Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu)的撞擊極限方

3、程的建立.撞擊極限曲線(xiàn)整體趨勢(shì)與已有的撞擊極限曲線(xiàn)是一致的.定性地說(shuō)明了回歸得到的撞擊極限方程與已有的研究和實(shí)驗(yàn)是符合的,為進(jìn)一步修正撞擊極限方程及建立更合理的撞擊極限方程的形式奠定了基礎(chǔ).(3)由得到的撞擊極限方程對(duì)航天器防護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析,解決了以往用Christiansen得出的撞擊極限方程不能求結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)解的問(wèn)題.單元特定粒子情況下防護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量最小的優(yōu)化結(jié)果表明:艙壁厚度與防護(hù)屏厚度在撞擊極限方程三個(gè)速度段上最優(yōu)化比值