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铝合金Whipple防护结构高速撞击实验研究 被引量:17
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作者 管公顺 庞宝君 +1 位作者 哈跃 张伟 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期461-466,共6页
为了掌握航天器防护结构受空间碎片高速撞击的损伤破坏模式及其防护性能,采用二级轻气炮发射球形弹丸,对铝合金Whipple防护结构进行高速撞击实验研究.根据实验结果分析了铝合金Whipple防护结构的防护屏和舱壁在不同速度区间的损伤模式特... 为了掌握航天器防护结构受空间碎片高速撞击的损伤破坏模式及其防护性能,采用二级轻气炮发射球形弹丸,对铝合金Whipple防护结构进行高速撞击实验研究.根据实验结果分析了铝合金Whipple防护结构的防护屏和舱壁在不同速度区间的损伤模式特征,以及薄铝板防护屏高速撞击穿孔和舱壁弹坑分布随弹丸直径、弹丸撞击速度变化的规律.通过固定弹丸直径,改变弹丸撞击速度,寻找临界撞击速度的方法获得了铝合金Whipple防护结构在0.5~5.5 km/s撞击速度区间内的撞击极限曲线,并与由Christiansen撞击极限方程得到的撞击极限曲线进行了比较,结果表明,实验最小临界弹丸直径略大于预测值. 展开更多
关键词 爆炸力学 损伤模式 高速撞击 whipple防护结构 撞击极限曲线
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玄武岩纤维布Whipple防护结构超高速撞击损伤分析 被引量:14
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作者 哈跃 庞宝君 +1 位作者 管公顺 张伟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期779-782,共4页
针对加入玄武岩纤维织物对Whipple防护结构损伤产生的影响进行了实验研究.探讨了将玄武岩纤维织物作为航天器空间碎片超高速撞击损伤防护结构的增强材料用于航天领域的可行性.实验采用的基本构形为Whipple防护结构,玄武岩纤维布按不同... 针对加入玄武岩纤维织物对Whipple防护结构损伤产生的影响进行了实验研究.探讨了将玄武岩纤维织物作为航天器空间碎片超高速撞击损伤防护结构的增强材料用于航天领域的可行性.实验采用的基本构形为Whipple防护结构,玄武岩纤维布按不同方案布置在结构中.实验分析表明,玄武岩纤维布的防护作用在于:其发生击穿破坏时,击穿孔处的纤维束产生的断裂和孔边处纤维束产生的变形消耗和吸收了撞击物的撞击能量;破坏时,玄武岩纤维束中逐次断裂的纤维丝与撞击物的撞击除了对撞击物产生切割作用外还在撞击物中产生高频的间歇冲击波,两者都对撞击物产生碎化作用;玄武岩纤维布自身的破坏不会再产生新的大碎片. 展开更多
关键词 空间碎片 高速撞击 whipple防护结构 玄武岩纤维
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铝球弹丸超高速正撞击铝Whipple防护结构舱壁的损伤分析 被引量:7
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作者 管公顺 庞宝君 +2 位作者 哈跃 盖芳芳 张伟 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期94-100,共7页
低地球轨道上的航天器易受到微流星体及空间碎片的超高速撞击,导致其严重的损伤甚至灾难性的失效。撞击损伤特性研究是航天器防护设计的一个重要问题。采用实验和数值仿真方法,对铝球弹丸超高速正撞击铝合金Whipple防护结构的舱壁损伤... 低地球轨道上的航天器易受到微流星体及空间碎片的超高速撞击,导致其严重的损伤甚至灾难性的失效。撞击损伤特性研究是航天器防护设计的一个重要问题。采用实验和数值仿真方法,对铝球弹丸超高速正撞击铝合金Whipple防护结构的舱壁损伤特性进行了研究,从而模拟空间碎片对航天器舱壁的超高速撞击作用,并利用AUTODYN-2D软件获得的仿真结果与实验结果进行比较,二者具有较好的一致性。分析了铝合金Whipple防护结构舱壁撞击损伤随弹丸直径、撞击速度和防护间距变化的规律,指出影响舱壁撞击损伤特性的主要因素。 展开更多
关键词 爆炸力学 超高速撞击 whipple防护结构 损伤 数值模拟
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球形弹丸超高速正撞击Whipple防护结构损伤分析 被引量:7
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作者 林木森 庞宝君 +1 位作者 龚海鹏 张伟 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1686-1692,共7页
为了掌握航天器防护结构受空间碎片高速撞击的防护性能及其损伤破坏模式,采用二级轻气炮结合高速X光照相系统,对球形弹丸超高速正撞击5A06铝合金Whipple防护结构进行了试验研究。根据试验结果分析了铝合金Whipple防护结构的防护屏和舱... 为了掌握航天器防护结构受空间碎片高速撞击的防护性能及其损伤破坏模式,采用二级轻气炮结合高速X光照相系统,对球形弹丸超高速正撞击5A06铝合金Whipple防护结构进行了试验研究。根据试验结果分析了铝合金Whipple防护结构的防护屏和舱壁在弹丸撞击速度为2.0~5.2km/s、弹丸直径为4mm和6.35mm及防护屏厚度为0.5mm、1.5mm、2mm和3mm区间的损伤模式,总结了防护屏穿孔和舱壁损伤随弹丸撞击速度、弹丸直径以及防护屏厚度变化的规律。根据高速X光照片分析了碎片云速度和形态的变化趋势,进而从碎片云角度对舱壁损伤模式进行了分析。 展开更多
关键词 爆炸力学 超高速撞击 损伤模式 whipple防护结构 5A06铝合金
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超高速碰撞下Whipple防护结构的数值模拟 被引量:11
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作者 阎晓军 张玉珠 聂景旭 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第5期81-84,共4页
结合有关试验结果 ,本文利用有限元方法对 Whipple防护结构在空间碎片高速碰撞下的过程进行了三维数值仿真。计算结果表明 :对于 Whipple防护结构 ,选用适当的材料失效准则 ,计算结果和试验基本接近。因此 ,在 PAM- SHOCK软件的基础上 ... 结合有关试验结果 ,本文利用有限元方法对 Whipple防护结构在空间碎片高速碰撞下的过程进行了三维数值仿真。计算结果表明 :对于 Whipple防护结构 ,选用适当的材料失效准则 ,计算结果和试验基本接近。因此 ,在 PAM- SHOCK软件的基础上 ,通过适量的验证试验 。 展开更多
关键词 whipple防护结构 数值模拟 航天飞行 空间碰撞
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防护板尺寸对Whipple防护结构撞击损伤影响的实验研究 被引量:2
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作者 哈跃 管公顺 +1 位作者 庞宝君 张伟 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期10-16,共7页
通过高速撞击实验,探讨了采用小尺寸防护板的可行性。实验中采用的Whipple结构由尺寸变化的1mm厚防护板(前板)和尺寸固定的3mm厚舱壁板(后板)组成,防护板与舱壁板间隔10cm。防护板为边长分别为8、12、16和20cm的方形2A12铝合金板... 通过高速撞击实验,探讨了采用小尺寸防护板的可行性。实验中采用的Whipple结构由尺寸变化的1mm厚防护板(前板)和尺寸固定的3mm厚舱壁板(后板)组成,防护板与舱壁板间隔10cm。防护板为边长分别为8、12、16和20cm的方形2A12铝合金板,舱壁板为边长为20cm的方形5A06铝合金板。实验过程中均采用直径为4mm的铝合金球形弹丸,撞击速度为1.45~1.71km/s。实验结果表明:Whipple防护结构在舱壁板被击穿的概率大于0.8的条件下和击穿概率为0的条件下的极限速度以及舱壁板临界击穿条件下的速度都与防护板尺寸无关;并且,防护板前后表面击穿孔的直径及击穿孔侧壁的倾斜角也与防护板尺寸无关;但是,在速度相同的条件下随着板尺寸的增大,防护板板面的最大挠度增大,而且,防护板挠曲面的凸凹方向也由单一的凹向变成凸凹方向交替出现;随着速度的增加和板尺寸的增大,防护板最大挠度的增量减小。 展开更多
关键词 爆炸力学 尺寸效应 高速撞击 whipple防护结构 空间碎片
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一种新的Whipple防护结构弹道极限方程准确率分析 被引量:3
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作者 郑建东 龚自正 +2 位作者 童靖宇 张森 侯明强 《航天器环境工程》 2012年第2期134-138,共5页
文章提出一种新的Whipple防护结构弹道极限方程,对之进行了准确率分析,并与NASA约翰逊空间中心最新的Christiansen方程进行了对比。结果显示:新方程对国内外大量试验数据的预测准确率达到了78%,而Christiansen方程的预测准确率为72%。... 文章提出一种新的Whipple防护结构弹道极限方程,对之进行了准确率分析,并与NASA约翰逊空间中心最新的Christiansen方程进行了对比。结果显示:新方程对国内外大量试验数据的预测准确率达到了78%,而Christiansen方程的预测准确率为72%。对于国内200多次超高速碰撞试验数据,新方程预测准确率为78%,而Christiansen方程仅为61%。可见,文章所提出的新方程对国内外材料具有高准确率和普适性,能够满足工程需要。该方程有效克服了国外有关弹道极限方程预测准确率低及通用性不强等缺点,可为我国空间站的M/OD撞击风险评估和防护设计提供技术支持及保障。 展开更多
关键词 空间碎片 whipple防护结构 弹道极限方程 超高速撞击试验
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微流星体高速撞击航天器Whipple防护结构损伤特性研究(英文) 被引量:1
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作者 朱凼凼 庞宝君 +3 位作者 孙英超 贾斌 张泽华 程燕平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2246-2250,共5页
采用金刚石模拟高脆性、高熔点微流星体材料,对航天器典型Whipple防护结构进行高速撞击试验.试验表明,撞击产生的高温高压效应导致金刚石部分或全部转化为石墨,金刚石对防护结构的损伤主要体现在中低速阶段,当撞击速度大于4.3km/s时,对... 采用金刚石模拟高脆性、高熔点微流星体材料,对航天器典型Whipple防护结构进行高速撞击试验.试验表明,撞击产生的高温高压效应导致金刚石部分或全部转化为石墨,金刚石对防护结构的损伤主要体现在中低速阶段,当撞击速度大于4.3km/s时,对后板的灼烧损伤极为显著。 展开更多
关键词 微流星体 高速撞击 whipple防护结构 损伤特性
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Whipple防护结构弹道极限方程的多指标修正 被引量:1
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作者 贾光辉 欧阳智江 +1 位作者 蒋辉 李轩 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1651-1656,共6页
为获得适用于国内情况的Whipple防护结构超高速弹道极限方程,研究了指标寻优方法,对国外的Christiansen改进型方程,以国内实验数据为依据进行多指标修正。结果发现:以预测概率型指标(包括总体预测率、安全预测率)和预测误差型指标(如:... 为获得适用于国内情况的Whipple防护结构超高速弹道极限方程,研究了指标寻优方法,对国外的Christiansen改进型方程,以国内实验数据为依据进行多指标修正。结果发现:以预测概率型指标(包括总体预测率、安全预测率)和预测误差型指标(如:预测误差平方和)联合进行方程系数的逐级修正,可获得预测效果更好的修正方程。通过对低速段和高速段方程的整体系数进行修正,最终得到的新方程在国内107个实验数据上的总体预测率达到了89.7%,安全预测率则高达100%,分别较修正前的相应指标提高了10.3%和2.8%。 展开更多
关键词 whipple防护结构 弹道极限方程 总体预测率 安全预测率 预测误差平方和
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弹丸正撞击Whipple防护结构后墙的穿孔孔径研究 被引量:2
10
作者 张永 李明 韩增尧 《航天器工程》 2008年第2期99-103,共5页
微流星体及空间碎片的超高速撞击对在轨航天器,特别是长期留轨的载人航天器构成了严重的威胁,甚至可导致灾难性失效,为此航天器采用了各种Whipple类防护方案以提高其在轨生存能力。穿孔孔径是研究弹丸超高速撞击下航天器舱壁撞击损伤的... 微流星体及空间碎片的超高速撞击对在轨航天器,特别是长期留轨的载人航天器构成了严重的威胁,甚至可导致灾难性失效,为此航天器采用了各种Whipple类防护方案以提高其在轨生存能力。穿孔孔径是研究弹丸超高速撞击下航天器舱壁撞击损伤的重要参数之一。文章对目前所建立的Burch损伤经验公式与Schonberg-Williamsen穿孔经验公式进行了研究,比较了其各自特点;同时,基于上述模型提出了适用范围更广的弹丸超高速正撞击Whipple防护结构后墙的穿孔孔径经验公式,为航天器的灾难性失效分析提供有效的工具。 展开更多
关键词 whipple防护结构 超高速撞击 穿孔孔径 经验公式
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梯度复合Whipple防护结构的超高速撞击实验 被引量:3
11
作者 黄鑫 凌中 +2 位作者 刘宗德 张虎生 戴兰宏 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期92-98,共7页
利用二级轻气炮在撞击速度3.5和5.5km/s下对3种防护结构(两种梯度复合Whipple防护结构以及传统Whipple防护结构)进行了超高速撞击实验,并利用SEM对前板冲孔进行了微观观测。实验结果表明:采用非晶合金复合的梯度防护结构,在弹丸撞击速度... 利用二级轻气炮在撞击速度3.5和5.5km/s下对3种防护结构(两种梯度复合Whipple防护结构以及传统Whipple防护结构)进行了超高速撞击实验,并利用SEM对前板冲孔进行了微观观测。实验结果表明:采用非晶合金复合的梯度防护结构,在弹丸撞击速度为3.5和5.5km/s时,防护性能均优于传统Whipple防护结构;而采用陶瓷复合的梯度防护结构,则在弹丸撞击速度为5.5km/s时具有明显的优势。通过量纲分析,获得了影响梯度复合Whipple防护结构防护性能的重要量纲一参数,揭示梯度层的存在,可有效提高弹丸破坏数,从而提高新结构防护性能。 展开更多
关键词 固体力学 非晶合金 陶瓷 超高速撞击 空间碎片 whipple防护结构
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弹丸正撞击Whipple防护结构后墙的撞击载荷分析 被引量:3
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作者 张永 李明 韩增尧 《航天器工程》 2008年第6期79-83,共5页
文章为了分析超高速弹丸对Whipple防护结构后墙的撞击损伤,利用质量守恒、动量守恒及能量守恒等分析了碎片云运动特性,在此基础上构造了碎片云对Whipple防护结构后墙的法向撞击载荷函数,为进一步分析弹丸超高速正撞击Whipple防护结构后... 文章为了分析超高速弹丸对Whipple防护结构后墙的撞击损伤,利用质量守恒、动量守恒及能量守恒等分析了碎片云运动特性,在此基础上构造了碎片云对Whipple防护结构后墙的法向撞击载荷函数,为进一步分析弹丸超高速正撞击Whipple防护结构后其后墙的裂纹长度提供了有效的分析工具。 展开更多
关键词 whipple防护结构 后墙 撞击载荷 超高速撞击
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改进的Whipple防护结构与相关数值模拟方法研究进展 被引量:12
13
作者 陈莹 陈小伟 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期29-55,共27页
基于弹丸在超高速撞击薄板时破碎形成碎片云的机理,Whipple防护结构能够对航天器所面临的空间碎片及微流星体等威胁形成有效防护。通过回顾Whipple防护结构的研究和发展历程,对多层板结构、填充式防护结构、夹芯板结构等进行对比,分析... 基于弹丸在超高速撞击薄板时破碎形成碎片云的机理,Whipple防护结构能够对航天器所面临的空间碎片及微流星体等威胁形成有效防护。通过回顾Whipple防护结构的研究和发展历程,对多层板结构、填充式防护结构、夹芯板结构等进行对比,分析其力学效应和防护性能;总结可应用于含泡沫、蜂窝、梯度和编织等材料的防护结构超高速撞击的数值模拟方法及其改进方法;结合相关材料的超高速撞击试验及数值模拟结果,为防护结构未来的研究方向提出建议。 展开更多
关键词 超高速碰撞 whipple防护结构 碎片云 多层板结构 填充/夹芯板结构 FEM-SPH自适应耦合算法
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泡沫铝防护屏的Whipple防护结构弹道极限数值模拟研究 被引量:3
14
作者 贾斌 马志涛 +1 位作者 张伟 庞宝君 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期368-372,共5页
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... 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. 展开更多
关键词 泡沫铝 whipple防护 SPH 弹道极限 空间碎片
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低温下Whipple防护结构超高速撞击效应研究 被引量:3
15
作者 杨继运 徐坤博 +4 位作者 简亚彬 曹燕 李宇 龚自正 赵晶晶 《航天器环境工程》 2011年第4期318-322,共5页
文章研究了低温下空间碎片对典型Whipple防护结构的超高速撞击效应。首先在二级轻气炮设备上研制出使用液氮可将撞击靶冷却至-150℃且满足低温超高速撞击试验要求的低温装置。利用该装置开展了低温条件下的超高速撞击试验,对低温和室温... 文章研究了低温下空间碎片对典型Whipple防护结构的超高速撞击效应。首先在二级轻气炮设备上研制出使用液氮可将撞击靶冷却至-150℃且满足低温超高速撞击试验要求的低温装置。利用该装置开展了低温条件下的超高速撞击试验,对低温和室温两种条件下的试验结果进行了比对,并分别对缓冲屏穿孔特性、碎片云特性和后墙损伤特性之间的差异进行了分析。文章最后给出低温下典型Whipple防护结构的弹道极限曲线。 展开更多
关键词 空间碎片 防护结构 超高速撞击 低温效应
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活性Whipple结构超高速撞击防护性能实验研究 被引量:1
16
作者 武强 张庆明 +2 位作者 龚自正 任思远 刘海 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期80-88,共9页
以二级轻气炮作为加载手段,针对以PTFE/Al活性材料为防护屏的Whipple防护结构,开展不同弹丸尺寸、不同碰撞速度的超高速撞击实验。利用激光阴影照相设备,获得并分析了碎片云特性;通过回收的防护结构靶板,研究了活性材料防护结构超高速... 以二级轻气炮作为加载手段,针对以PTFE/Al活性材料为防护屏的Whipple防护结构,开展不同弹丸尺寸、不同碰撞速度的超高速撞击实验。利用激光阴影照相设备,获得并分析了碎片云特性;通过回收的防护结构靶板,研究了活性材料防护结构超高速撞击条件下的后板损伤特性;通过与经典Christiansen撞击极限方程对比,获得活性材料Whipple结构防护性能,并拟合得到新型防护结构的撞击极限曲线。结果表明,相较于同面密度铝合金材料,活性材料超高速撞击条件下的冲击起爆反应使得碎片云中具有侵彻能力的碎片大幅减少,从而显著提升航天器的防护能力,撞击速度为2.31 km/s时最大可提升45%。 展开更多
关键词 whipple防护结构 超高速撞击 活性材料 损伤特性 撞击极限
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强震下基础隔震结构软碰撞防护研究
17
作者 金建敏 刘彦辉 +1 位作者 陈鹏 周惠蒙 《世界地震工程》 北大核心 2025年第1期165-174,共10页
针对基础隔震结构在超罕遇地震的强震作用下隔震层位移超限问题,采用已有弹性软碰撞防护装置和所研发的弹塑性软碰撞防护装置。考虑上部结构非线性,建立设置两类软碰撞防护装置的基础隔震结构模型,进行不同地震设防水准地震作用下设置... 针对基础隔震结构在超罕遇地震的强震作用下隔震层位移超限问题,采用已有弹性软碰撞防护装置和所研发的弹塑性软碰撞防护装置。考虑上部结构非线性,建立设置两类软碰撞防护装置的基础隔震结构模型,进行不同地震设防水准地震作用下设置两类软碰撞防护装置的基础隔震结构的非线性时程分析,研究不同防护距离、不同力学性能参数的弹性及弹塑性软碰撞防护装置对隔震层限位效果及上部结构地震响应的影响。结果表明:在超罕遇地震的强震作用下,两类软碰撞防护装置均可起到限制隔震层位移的作用;与仅能为隔震层附加刚度的弹性软碰撞装置相比较,能够为隔震层同时附加刚度和阻尼力的弹塑性软碰撞防护装置,隔震层限位效果和上部结构层间位移角响应控制效果均较优。合理设置弹性及弹塑性软碰撞防护装置,在将隔震层位移限制在规范限值以内的同时,上部结构最大加速度可限制在地震波输入峰值50%以下,确保基础隔震结构发挥正常的隔震功能。 展开更多
关键词 基础隔震结构 隔震层位移 软碰撞防护 限位效果 地震响应
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落锚撞击作用下沉箱防护结构顶盖损伤特性研究
18
作者 徐万海 李明鎏 +1 位作者 贺子琪 李兆旭 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期56-62,共7页
针对沉箱防护设施的顶盖在落锚撞击作用下的结构损伤问题,本文对沉箱顶盖的撞击损伤特性进行研究,采用有限元对沉箱式防护结构顶盖的撞击损伤特性进行模拟研究,通过对沉箱顶盖进行原尺寸建模,利用落锚碰撞试验验证数值模型的正确性和精... 针对沉箱防护设施的顶盖在落锚撞击作用下的结构损伤问题,本文对沉箱顶盖的撞击损伤特性进行研究,采用有限元对沉箱式防护结构顶盖的撞击损伤特性进行模拟研究,通过对沉箱顶盖进行原尺寸建模,利用落锚碰撞试验验证数值模型的正确性和精度,分析开孔对顶盖撞击损伤特性的影响机制。研究结果表明:落锚撞击位置不邻接开孔时,最大撞击应力出现在撞击位置处,沉箱防护结构整体沉降高度略小,撞击位置处出现的塑性应变较大;落锚撞击位于开孔集中的区域时,开孔附近会产生较大的应力集中,沉箱防护结构整体沉降高度略微增大,撞击位置处出现的塑性应变较小。 展开更多
关键词 沉箱防护结构 落锚撞击 撞击损伤 数值模拟
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冲击波和破片联合作用下多层级复合防护结构设计与优化
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作者 周猛 梁民族 +2 位作者 陈荣 林玉亮 张玉武 《含能材料》 北大核心 2025年第3期236-245,共10页
为高效防护弹药近场爆炸产生的冲击波和破片联合载荷,设计了包括抗侵彻层、协调支撑层和缓冲吸能层的多层级复合防护结构,建立了有限元分析模型并开展了近场爆炸试验进行验证。基于有限元仿真结果,构建了复合防护结构的响应面代理模型,... 为高效防护弹药近场爆炸产生的冲击波和破片联合载荷,设计了包括抗侵彻层、协调支撑层和缓冲吸能层的多层级复合防护结构,建立了有限元分析模型并开展了近场爆炸试验进行验证。基于有限元仿真结果,构建了复合防护结构的响应面代理模型,并以复合防护结构的面密度和总厚度为优化目标,采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)分别对破片单独作用、冲击波单独作用以及两者联合作用下,复合防护结构的厚度配置进行了多目标优化,得到了Pareto最优解集。结果表明,相比于初始结构,破片单独作用下优化后复合防护结构的面密度最高可降低19.2%,厚度最高可降低10.0%;冲击波单独作用下复合防护结构的面密度最高可降低34.9%,厚度最高可降低27.5%;冲击波和破片联合作用下复合防护结构的面密度最高可降低19.2%,厚度最高可降低10.0%。对于限制厚度不超过40 mm的典型应用场景,优化后复合防护结构的面密度比初始构型降低约17.5%,总厚度降低约9.1%。同时观察到,破片单独作用和联合作用下得到的Pareto最优解集几乎相同,这表明加装复合防护结构后冲击波对破片后续作用的影响明显减弱,即复合防护结构有效抑制了冲击波和破片的联合作用效果。 展开更多
关键词 近场爆炸 破片 冲击波 复合防护结构 多目标优化
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多脉冲固体火箭发动机长尾喷管多层热防护结构传热烧蚀特性
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作者 何振川 李映坤 +2 位作者 武炎 陈雄 薛海峰 《推进技术》 北大核心 2025年第2期200-212,共13页
针对多脉冲固体火箭发动机长尾喷管热防护结构的传热烧蚀问题,提出了由C/C抗烧蚀层、碳/酚醛相变吸热层和钢壳体结构组成的多层热防护结构,建立了基于热物性参数随时间和温度变化的传热烧蚀数学模型,采用有限差分隐式格式进行求解。在... 针对多脉冲固体火箭发动机长尾喷管热防护结构的传热烧蚀问题,提出了由C/C抗烧蚀层、碳/酚醛相变吸热层和钢壳体结构组成的多层热防护结构,建立了基于热物性参数随时间和温度变化的传热烧蚀数学模型,采用有限差分隐式格式进行求解。在验证了多层防热结构传热烧蚀计算框架准确性的基础上,开展了长尾喷管多层热防护结构传热烧蚀响应过程仿真研究,分析了脉冲间隔时间对多层热防护结构传热烧蚀响应的影响规律。研究结果表明:与传统固体火箭发动机相比,多脉冲发动机工作时碳/酚醛层内热物性参数与热解反应变化较大,导致多层结构内能量分布更加均匀,使得钢壳体外表面温度显著升高,同时C/C抗烧蚀层表面烧蚀量显著下降;随着脉冲间隔时长的增加,C/C抗烧蚀层烧蚀量逐渐下降,碳/酚醛层内热解程度逐渐降低,钢壳体外表面温度先升高后下降,脉冲间隔时长60 s时钢外壳表面温度达到最大值。 展开更多
关键词 多脉冲固体火箭发动机 喷管 传热 烧蚀 防护结构
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