马文来
,
张伟
,
管公顺
,
庞宝君
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2005.03.021
低地球轨道的各类航天器易受到微流星体及空间碎片的超高速撞击.本文采用AUTODYN软件进行了椭球弹丸超高速正撞击及斜撞击防护屏碎片云的数值模拟.给出了三维模拟的结果.研究了在相同质量的条件下,不同长径比椭球弹丸以不同速度和入射角撞击防护屏所产生碎片云的特性,并与球形弹丸撞击所应产生的碎片云特性进行了比较.结果表明:在相同的速度下,不同长径比椭球弹丸撞击的碎片云形状、质量分布和破碎程度是不同的,随撞击入射角的增加弹丸的破碎程度增大,滑弹碎片云的数量增加;随撞击速度的增加,弹丸的破碎程度也增加.
关键词:
空间碎片
,
超高速撞击
,
碎片
,
数值模拟
,
椭球弹丸
朱耀
,
庞宝君
,
邹东利
,
盖秉政
,
甄良
稀有金属材料与工程
采用分离式Hopkinson压杆装置对AA7055铝合金试件分别进行1到4次动态压缩,利用光学显微镜对压缩后试件进行了微观组织观察,研究了动态压缩时7055铝合金的宏观力学性能及剪切局部化现象.随着压缩次数的增加,材料的力学响应由应变硬化转变为应变软化,同时试件微观组织由均匀变形转变为形成剪切局部化;初始形成的剪切局部化对试件的屈服应力没有影响,随着加载的进行,剪切局部化的发展与流动应力的下降同时出现.
关键词:
7055铝合金
,
SHPB
,
动态响应
,
剪切局部化
贾斌
,
马志涛
,
张伟
,
庞宝君
材料科学与工艺
为研究泡沫铝板作为防护屏的Whipple防护结构抵御空间碎片超高速撞击的特性,模仿泡沫金属的生产原理建立了泡沫金属细观结构几何模型,结合自编的光滑质点流体动力学程序进行了超高速撞击数值仿真,通过与实验对比验证了模型的有效性.分别对相对密度为23.2%的理想均匀和非均匀开孔泡沫铝板作为防护屏的Whipple防护结构进行了数值仿真,得到了它们的弹道极限曲线,并与实心铝板作为防护屏的Whipple防护结构进行了对比分析.结果表明,相同面密度的泡沫铝板相对于实心铝板能够在更低的速度上将弹丸粉碎、液化及气化.泡沫铝板作为防护屏,在总体上拥有更好的防护性能;相同面密度的理想均匀泡沫铝板的防护性能总体上优于非均匀泡沫铝板.
关键词:
泡沫铝
,
Whipple防护
,
SPH
,
弹道极限
,
空间碎片
贾斌
,
盖芳芳
,
马志涛
,
庞宝君
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2007.05.011
日益增长的空间碎片对在轨航天器的安全运行构成了严重威胁,毫米级空间碎片的防护已成为航天器结构设计必须考虑的问题之一.航天器的蒙皮是抵御空间碎片超高速撞击的最基本防护结构.采用数值仿真并结合试验验证的方法,对5 mm厚5A06铝合金单层板承受2A12铝合金球形弹丸正撞击下的弹道极限进行了研究.研究表明,在验证实验速度范围内,数值仿真结果与实验结果吻合良好;使用数值仿真对实验速度以上的区间进行拓展研究,获得了其弹道极限曲线和弹道极限方程;数值仿真和实验结果与已有经验方程对比表明,经验方程与具体材料的弹道极限有较大偏差,因此,应具体问题具体分析.
关键词:
空间碎片
,
5A06
,
单层板
,
超高速撞击
,
弹道极限
管公顺
,
朱耀
,
迟润强
,
哈跃
,
庞宝君
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2008.05.025
为了研究空间碎片对航天器防护结构的超高速撞击损伤特性,采用二级轻气炮发射球形弹丸,对铝双层板结构进行了超高速撞击实验研究.弹丸直径为3.97 mm,撞击速度分别为(2.58±0.08)km/s、(3.54±0.25)km//s和(4.35±0.11)km/s,板间距为10～100 mm.实验得到了铝双层板结构在不同撞击速度区间的后板损伤模式.结果表明,弹丸撞击速度一定时,后板弹坑分布随前后板间距的不同而不同.前板背面返溅影响区和后板弹坑分布区随板间距的增大而增大,各弹坑分布区扩散角随板间距的增大而减小.
关键词:
超高速撞击
,
双层板
,
间距
,
弹坑
,
实验
马志涛
,
张伟
,
贾斌
,
庞宝君
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2004.03.016
微流星体及空间碎片的超高速撞击威胁着长寿命、大尺寸航天器的安全运行,导致其严重的损伤和灾难性的失效.撞击损伤特性研究是航天器防护设计的一个重要问题.本文采用AUTODYN软件的Lagrange法对半无限铝板的超高速斜撞击和与其具有相同法向速度的正撞击进行了模拟,给出了不同撞击角和不同法向速度下半无限厚铝板弹坑深度、宽度、长度的变化规律及多弹坑的形成过程,并与经验方程进行了比较分析.结果发现:随撞击角的增加,弹坑的深度和宽度减小,而弹坑的长度增加;随撞击速度的增加弹坑的直径和深度增加;在撞击角大于70度时出现多弹坑.
关键词:
航天器
,
空间碎片
,
超高速撞击
,
半无限板
,
数值模拟
朱耀
,
庞宝君
,
石家仪
,
杨震琦
,
王立闻
,
盖秉政
复合材料学报
利用分离式霍普会森压杆(SHPB)研究了40%体积分数的SiC_P/2024Al复合材料和基体材料2024Al在不同应变率下的动态压缩性能.在高应变率动态压缩时该复合材料与2024Al均表现出应变率不敏感,复合材料屈服应力高于2024Al;与2024Al的应变硬化性能不同,复合材料表现出应变软化性能.利用扫描电镜(SEM)观察动态压缩后复合材料试件的微观组织,发现试件内部出现一些孔洞、微裂纹以及一些增强颗粒的破碎等损伤现象,并且在较高应变率下基体呈现出明显的热软化共至发生局部熔化,由此判断,在高应变率下SiC_P/2024Al复合材料宏观应变软化的机制为内部损伤及基体热软化.将SiC_P/2024Al复合材料与2024Al经400℃下烧蚀3 h后自由冷却至室温,利用SHPB再次进行测试,与烧蚀前的测试结果相比,2024Al的性能明显下降,而复合材料的件能变化较小,表现出比基体材料更好的抗高温稳定性能.
关键词:
金属基复合材料
,
动态压缩
,
损伤
,
热软化
,
高温烧蚀
庞宝君
,
陈勇
,
郑伟
,
丰硕
复合材料学报
为确定S2玻璃纤维/环氧树脂(S2-Glass/Epoxy)叠层复合材料面内剪切应力-应变关系,对S2-Glass/Epoxy叠层复合材料面内剪切拉伸载荷下的弹、塑性连续损伤本构模型及应用进行了研究.基于平面应力状态下的连续损伤力学模型,通过典型面内剪切拉伸实验,分别建立了忽略塑性应变和考虑塑性应变的两种连续损伤力学(CDM)模型,并确定相关参数.通过ABAQUS/Explicit用户子程序VUMAT接口,分别采用两种CDM模型对S2-Glass/Epoxy叠层复合材料面内剪切拉伸实验进行有限元数值计算,与实验结果对比,验证模型可靠性,并分析单元类型对有限元计算结果的影响.研究结果表明:忽略塑性应变的CDM模型可以很好地预测复合材料面内剪切失效强度,但不能较好地预测其非线性力学响应;考虑塑性应变,将塑性硬化与损伤耦合后的CDM模型则能较好的预测复合材料非线性力学响应和面内剪切失效强度;该平面应力状态下建立的CDM模型可用于壳单元进行复合材料有限元数值计算,横向剪切作用导致传统壳单元数值计算的载荷位移曲线略低于平面应力单元计算结果;减缩积分算法有利于提高有限元数值计算结果的准确性.
关键词:
Glass/Epoxy
,
面内剪切
,
塑性硬化
,
连续损伤
,
用户材料子程序
