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时间:2019-03-04
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1、填充式波纹夹层结构超高速撞击特性仿真*收稿日期:2015-XX-XX基金项目:上海航天科技创新基金(SAST201333)作者简介:周昊(1990-),男,山东东营人,博士研究生,E-mail:zhouhao_njust@163.com;郭锐(通信作者),男,副教授,博士,硕士生导师,E-mail:guoruid@163.com周昊1,郭锐1,南博华2,刘荣忠1(1.南京理工大学智能弹药国防重点实验室,江苏南京210094;2.上海航天设备制造总厂,上海200245)摘要:基于航天器空间碎片被动防护需求,对一种新型填充式波纹夹层结构进行了超高速撞击仿真研究,分析了超高速撞击过程以及结
2、构的穿孔破坏情况和所形成碎片云的特性并与相同面密度Whipple结构进行了对比。其撞击现象与Whipple结构相似,但其碎片云的头部速度小于Whipple结构,而径向膨胀最大速度和膨胀半角均大于Whipple结构。随撞击初速从3km/s~10km/s不断增大,波纹夹层结构的撞击穿孔尺寸变大,形状也更不规则。此外,结构中的填充树脂对碎片撞击能量的吸收贡献最大,后面板所吸收的能量所占比重也较大,而前面板和波纹板对碎片撞击能量的吸收贡献较小。研究结果对空间碎片防护结构的设计具有一定的参考意义。关键词:填充式波纹夹层结构;超高速撞击;穿孔破坏;碎片云特性;能量吸收特性中图分类号:V423.5
3、;O347.3文献标志码:A 文章编号:SimulationonHypervelocityImpactCharacteristicsoftheStuffedCorrugation-coredSandwichesZHOUHao1,GUORui1,NANBohua2,LIURongzhong1(1.ZNDYMinisterialKeyLaboratory,NanjingUniversityofScienceandTechnology,Nanjing210094,China;2.ShanghaiAerospaceEquipmentManufacture,Shanghai200245,C
4、hina)Abstract:Basedonthedemandofthespacecraftprotectionagainsttheorbitaldebris,numericalsimulationofanewdesignedstuffedcorrugation-coredsandwichunderhypervelocityimpactwascarriedout.Thehypervelocityimpactprocesswasobtainedandtherebytheperforationofthesandwichandthecharacteristicsofthedebrisclou
5、dwereanalyzed.Itcanbeseenthatthephenomenonofstuffedcorrugation-coredsandwichunderhypervelocityimpactisfamiliarwiththatofWhipplestructure,buttheheadvelocityofthedebriscloudislowerandtheexpansionvelocityandexpansionangleislarger.Withtheimpactvelocityincreasingfrom3km/sto10km/s,thesizeofthesandwic
6、hperforationincreasesaccordinglyandtheshapeoftheperforationbecomesmoreirregular.Furthermore,theepoxystuffedinthesandwichabsorbsmostimpactenergyofthedebriswhilethefrontplateandthecorrugationcoreabsorbfewerenergy.Theresearchcanprovidesomereferencesforthedesignoforbitaldebrisshield.Keywords:Stuffe
7、dcorrugation-coredsandwiches;hypervelocityimpact;perforation;debriscloudcharacteristics;Energyabsorptioncharacteristics8随着人类航天活动的日益频繁,空间碎片的数量迅速增加[1]。空间碎片与在轨航天器撞击时的平均相对速度约为10km/s,具有极强的毁伤能力,使航天器的运行安全受到了严重的威胁,因此空间碎片防护问题一直是国内外相关学者研究的重
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