高速撞击三层铝板仿真计算

文章以航天器三层防护结构为研究对象,通过数值仿真的方法,对球形铝弹丸高速撞击三层铝板防护结构的损伤特性进行了研究;通过与实验结果的比较验证了仿真模型的有效性,并针对防护板间距与厚度对铝板损伤特性的影响进行了数值模拟仿真分析。结果表明,第二层防护屏位于防护结构中间时,舱壁所受损伤最小,且增加第二层防护屏的厚度能有效减小舱壁受到的损伤。     

硼化物基超高温复合陶瓷超高速撞击作用下破坏模式研究

随着各国航天实验和航天器的增加,太空中存在微小碎片垃圾越来越多,对航天器正常运行有着极大的危害。研究弹丸超高速撞击硼化物基复合陶瓷产生的碎片云特性,采用非线性动力学分析软件AUTODYN,利用光滑质点动力学方法对圆柱形弹丸超高速撞击硼化物基超高温复合陶瓷单层板形成的碎片云进行数值模拟,分析相同质量不同速度弹丸撞击靶板的破坏模式,不同质量相同速度弹丸撞击靶板的破坏模式。结果表明在不同速度和质量弹丸撞击靶板的破坏模式中,穿孔半径变化规律为穿孔半径随着弹丸速度和质量的增大而增大。根据不同质量弹丸超高速撞击板靶的穿孔半径变化规律,得到弹丸撞击相同厚度靶板的击穿速度临界值。该结果可为航天器超高速撞击风险评估和防护设计提供了参考。     

铝穹顶储罐雷击损伤及燃爆风险研究

针对铝穹顶储罐雷击问题,开展了回击后长持续时间雷电流分量作用下的铝合金板烧蚀损伤试验研究,分析了铝穹顶储罐损伤及油气燃爆风险。结果表明:当直流分量为164 C时,2 mm铝板发生穿孔,铝穹顶储罐存在雷击燃爆风险;当直流分量≤157 C时,未穿孔,背面温度最高为480℃,存在燃爆风险,铝穹顶储罐存在雷击燃爆风险;当直流分量196 C时,4 mm铝板发生穿孔;当直流分量为196 C时,6 mm铝板未发生穿孔,背面温升为125℃,小于205℃,铝穹顶储罐不存在雷击燃爆风险。     

低温极端载荷作用下船艏结构损伤演化过程研究

目的 掌握船舶在极地低温极端环境中航行时,船舶艏部结构遭遇冰山等极端载荷作用下的主要参数对结构损伤演化过程的影响,揭示船舶艏部结构的失效机理。方法 以船舶艏部结构为研究对象,基于数值仿真方法,开展不同碰撞场景、环境温度、撞击速度、冰体塑性应变、船体材料本构模型、撞击角度等参数对结构损伤的影响研究。结果 建立了数值仿真简化模型,获得了不同参数对结构损伤的影响规律。结论 材料模型对船体结构损伤的影响较小。随着航速增加、撞击角度增大,船体损伤范围增大。随着船体材料性能增强,撞击区刚度增大,船体结构损伤范围减小。形成的损伤演化模拟方法可为极地极端环境下船舶结构损伤演化分析提供技术手段。     

包装装备跌落撞击缓冲特性分析

目的 获得尺寸和质量最小的缓冲结构.方法 基于能量守恒原理,建立包装装备缓冲结构撞击环境缓冲特性理论分析的数学模型,获得正撞和侧撞工况下缓冲结构尺寸和防护效果的变化关系.研究采用新型泡沫填充蜂窝材料的缓冲结构设计,优选泡沫填充蜂窝材料参数.建立缓冲结构撞击环境的物质点法计算模型,开展高速撞击的数值仿真.分析包装装备在撞击环境下的吸能效果,获得被保护产品的速度变化曲线.结果 在不同撞击姿态的撞击环境下,缓冲结构尺寸随撞击能量的增大而增大,缓冲材料密度减小和平台应力增大可减小缓冲结构尺寸.优选密度为600 kg/m3的泡沫填充蜂窝材料,可使得缓冲结构尺寸和质量最小,相比于传统木材,可降低质量约49％.物质点数值计算分析验证了该缓冲结构可将高速撞击速度降低到目标低速撞击水平.结论 采用泡沫铝填充蜂窝吸能材料的缓冲结构,满足撞击环境缓冲防护的安全性需求,可大幅降低整体质量.     

火箭整流罩抗碎片侵彻能力的数值模拟

为研究火箭整流罩对箭上有效载荷的防护性能,以某型液体运载火箭为分析对象,利用Autodyn软件对火箭爆炸碎片撞击有效载荷整流罩的过程进行了数值模拟,分析了碎片撞击速度和撞击倾角对整流罩抗碎片侵彻能力的影响。数值计算结果表明:碎片的撞击速度和撞击倾角是影响火箭整流罩抗碎片侵彻能力的重要因素,对碎片本身形变也有一定的影响;侵彻时间随碎片撞击速度呈单调递减,当碎片撞击速度较小时,碎片撞击造成的速度损失与撞击速度呈正相关;有效载荷整流罩抗侵彻能力随碎片撞击倾角的增大而增强,侵彻时间随碎片撞击倾角的增大呈单调递增。数值模拟结果与理论计算结果基本吻合,表明该数值计算模型能较好地模拟火箭爆炸碎片撞击有效载荷整流罩的过程。     

冲击损伤对炸药装药冲击起爆特性的影响

目的研究冲击载荷下炸药内部损伤随时间变化特征对其冲击感度的影响规律。方法针对损伤状态随时间变化的两种典型情况,采用冲击波模拟加载的方式对炸药装药进行损伤实验。损伤的恢复时间很长时,在损伤后将试样放置7天后,再研究其损伤状态对其冲击起爆特性的影响;恢复时间很短时,通过控制冲击损伤实验和冲击感度实验之间的时间间隔模拟多层靶板撞击的实际情况。选择常用的两种奥克托金基炸药作为研究对象,通过冲击感度实验确定临界隔板厚度、设计损伤条件,然后进行两种不同损伤愈合时间后的冲击起爆特性实验,研究损伤状态对炸药装药冲击起爆特性的影响。结果在文中损伤条件下,放置7天后,炸药装药的冲击感度均显著下降,而类似于侵彻多层靶板条件的实验后,炸药装药的冲击感度显著增加。结论炸药装药损伤状态随时间的变化对炸药装药冲击起爆有完全不同的影响趋势,在相关的炸药装药安全性设计时,必须考虑与损伤时间状态相关的冲击起爆特性。     

ESFF复合式电袋除尘器形式的电场特性研究

ESFF(静电强化纤维过滤)复合式电袋除尘器采用的是一种特殊的线筒式电晕放电,实验通过模拟其基本的电场形式,进行电特性方面的研究工作。研究了线筒间距、圆筒数量、圆筒直径和电晕线曲率半径这些影响因素下的伏安特性。测量得到不同情况下的放电电流值,绘制伏安特性曲线和功率曲线,并计算电场强度和电势。实验结果表明放电电流和放电功率随着圆筒数量和圆筒直径的增大而增大,随着线筒间距和电晕线曲率半径的增大而减小。     

加固后泥石流拦挡坝结合面在滚石撞击下的动力分析

以泥石流重力式拦挡坝为原型,对加固后泥石流拦挡坝结合面在滚石撞击作用下的接触力、位移、损伤以及新旧坝体的能量进行对比研究,并利用ABAQUS有限元软件,模拟了在滚石不同撞击速度和撞击角度下加固后泥石流拦挡坝结合面的动力响应。结果表明:当滚石的撞击角度一定时,滚石的撞击速度越大,坝体结合面产生的位移越大,坝体结合面产生的接触力随着滚石撞击速度的增加而增加;当滚石的撞击速度一定时,滚石的撞击角度越小,坝体结合面上产生的位移越大,坝体结合面上产生的接触力随着滚石撞击角度增大而减小;在相同的滚石撞击角度下,滚石的撞击速度越大,坝体结合面混凝土损伤的速度越快;滚石的撞击能量一部分靠旧浆砌石坝体耗散,一部分靠新坝体来吸收,且这种作用在滚石高速撞击下尤为明显,滚石撞击速度越大,新坝产生的动能越大,且达到最大能量所需的时间越短,说明泥石流拦挡坝加固方案是有效的。     

无人机用航空铝合金材料激光毁伤特性缩比实验研究

目的 通过开展激光对无人机用航空铝合金材料的缩比毁伤实验,为研究激光对无人机的毁伤特性及规律奠定基础,为激光武器的战技指标论证提供科学可靠的参考数据。方法 采用缩比模型法,利用激光对航空铝靶板进行毁伤实验,记录烧穿时间、光斑直径、激光功率等参数,并通过等效性修正实验对毁伤规律进行分析。结果 毁伤缩比实验中,随着尺度律cP的增加,航空铝板的平均击穿时间逐渐延长,击穿所需的激光能量密度基本符合线性增加规律。修正实验中,随着航空铝板厚度的增加,击穿时间逐渐延长,实验拟合曲线与理论曲线具有较好的一致性。结论 通过缩比实验与修正实验,可建立激光对航空铝合金材料的毁伤模型公式,根据激光参数推算毁伤阈值及击穿时间。