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弹丸超高速撞击防护屏碎片云数值模拟

Experimental Investigation and DEM Simulation of Mass Mixing under Shock Loading

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【作者】 张伟庞宝君贾斌曲焱喆

【Author】 GONG Ping,TANG Zhi-Ping,SHEN Zhao-Wun of Materials(LMBD),University of Science and Technology of China,Anhui 230026,China)

【机构】 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院 黑龙江哈尔滨 150001黑龙江哈尔滨 150001黑龙江哈尔滨 150001

【摘要】 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。这些撞击损伤航天器飞行的关键系统,进而导致航天器发生灾难性失效。为了保证航天员的安全及航天器的正常运行,微流星体及空间碎片防护结构设计是航天器设计的一个重要问题。采用AUTODYN软件进行了弹丸超高速正撞击及斜撞击防护屏所产生碎片云的SPH法数值模拟,给出了二维及三维模拟结果;研究了防护屏厚度、弹丸形状、撞击速度以及材料模型等对碎片云的影响。模拟结果同高质量实验研究的结果进行了比较,模拟的碎片云形状和碎片云特征点的速度同实验相吻合。验证了数值模拟方法的有效性。

【Abstract】 Tin and lead beads are chosen to conduct the high velocity impact experiments with an explosive plane wave generator.The impact velocity is about 2 km/s.A metallurgic picture of the recovered specimen shows that there are four bands along the interfaces between tin and lead.The width across the bands is about 60~80 μm.The SEM examination discloses that these bands are the mass mixing regions of tin and lead.The dynamic diffusion coefficient of the experiments is 0.9 cm~2/s,which is much higher than that at quasi-static case. A discrete element simulation (DEM) demonstrates the process and mechanisms of the observed mass mixing for Pb-Sn beads under shock loading at meso-scale qualitatively.

【基金】 国家空间碎片专项研究项目资助
  • 【文献出处】 高压物理学报 ,Chinese Journal of High Pressure Physics , 编辑部邮箱 ,2004年01期
  • 【分类号】V528
  • 【被引频次】65
  • 【下载频次】639
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