高速撞击

摘要： 紧凑型“三明治”结构复合材料在航空航天领域中具有广泛的应用前景.设计了三种由软/硬材料组合而成的“三明治”结构复合材料,即TiB_(2)/2024+Al结构复合材料,2D-M40_(f)/5A06+Al结构复合材料和2D-M40_(f)+2D-Ti_(f)/5A06结构复合材料.利用二级轻气炮、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等多种手段,系统地研究了这三种“三明治”结构复合材料薄靶在撞击速度为2.5 km/s及粒子直径为0.8~2.0 mm时的抗高速撞击能力、靶板宏观损伤特征,通过破坏特点各异的“三明治”结构复合材料的平均吸能能力评判抗高速撞击能力.结果表明,“三明治”结构复合材料抗高速撞击能力都比对应的单一材料的好,其最大吸能的高低顺序依次为TiB_(2)/2024+Al结构复合材料>2D-M40_(f)/5A06+Al结构复合材料>2D-M40_(f)+2D-Ti_(f)/5A06结构复合材料.

摘要： 在弹道段撞击速度范围内,针对玄武岩纤维布/铝板组合防护结构开展了高速撞击实验(实验使用的2017铝球弹丸的直径为3.97 mm,撞击速度为1.49~3.65 km/s),获得了防护结构的弹道极限速度,分析了铝球弹丸高速击穿玄武岩纤维布和铝板后的剩余速度。基于单层铝板发生穿孔失效时的临界撞击动能,研究了玄武岩纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能。结果表明:当弹丸未破碎时,相同直径的铝球弹丸以不同速度击穿相同面密度的玄武岩纤维布后的速度减小量近似为常数;铝球弹丸直径越大,弹丸击穿相同面密度的玄武岩纤维布后的速度减小量越小;在防护结构面密度相同的情况下,铝板前置的玄武岩纤维布/铝板组合防护结构比玄武岩纤维布前置的组合防护结构具有更好的高速撞击防护性能。

摘要： 利用二级轻气炮发射铝球弹丸,在不同环境温度下高速撞击经过高低温交变和电子辐照作用的纤维布/铝板组合防护结构,研究环境温度、高低温交变与电子辐照对防护结构高速撞击损伤与防护特性的影响。用于模拟空间碎片的铝球弹丸直径为3.97 mm,撞击速度为1.4~3.53 km/s,撞击角度为0°,环境温度分别为-100°C、20°C和200°C。结果表明,高温环境、高低温交变与电子辐照可导致纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能下降;低温环境可使纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能提高;高温环境和高低温交变对纤维布/铝板组合防护结构的高速撞击防护性能的影响更加显著。

摘要： 大家看到的不可思议的一幕是什么呢?原来,这颗巨大的金属星球里面是空心的,最外层的壳用特殊材料制作,就算被小行星直接高速撞击都不会破损。穿过厚厚的外壳,金属星球的内部还有颗巨大的星球,这颗星球几乎和地球模-.样,要不是贝克和贝拉知道自己早就离地球十万八千里了,差点都要以为他们回到了地球。肥猫也仔细看过去,忽然喊道:“球球星,那就是球球星!”它激动地从贝拉的怀里跳了下来,用尾巴撑住自己,原地转起了圈圈。

摘要： 针对太空中碎片高速撞击航天器的问题进行研究,提出了基于J-H模型对球形弹丸高速撞击陶瓷板的局部穿孔行为进行数值模拟,利用ANSYS-AUTODYN动力学程序得出高速撞击超高温陶瓷靶板后的应力云图和损伤云图,由此可知,随着弹丸速度的增大,靶板内最大应力随之减小,但应力集中范围随着速度的增大而增大,板靶内温度应力增加,损伤区域直径也随之增大。且陶瓷破碎后形成的碎片云在速度很小时呈椭球状,随着速度增大碎片云趋向于圆形。

摘要： 在太阳系的形成和演化过程中,发生在天体物质间的撞击作用是最重要的地质过程之一.撞击构造是地外天体表面最常见的地貌单元,大部分天体的地貌演化主要受撞击作用控制.撞击过程产生的温度、压力和应变速率比岩石圈内的其他地质过程高多个数量级,形成广泛分布的撞击产物,如气化物、熔融物、冲击变质和变形等.虽然撞击过程转瞬即逝,撞击作用向天体注入能量并改变其内、外结构,对天体的圈层系统产生长远影响.持续撞击在天体表面累积了大量的撞击坑,撞击坑的空间分布反映了受外来撞击的历史.内太阳系在～3. 8 Ga前的撞击频率更高,但是大量撞击盆地是否灾变式的密集形成仍在持续争议;～3. 8 Ga以来的撞击频率趋于稳定,但是缺乏具有明确事件指代性的标定样品.在同一天体上,撞击坑的空间密度指示了相应地质单元的形成时间,因此撞击坑统计常被用于估算地外天体表面地质单元的相对年龄.基于月球软着陆探测任务返回的样品,前人已约束了不同直径的月球撞击坑的形成频率,进而建立了使用撞击坑统计估算月球表面地质单元的绝对模式年龄的方法.另外,内太阳系天体可能经历了相似的撞击历史,因此地-月系统的撞击频率已被缩放至其他类地行星.撞击坑统计是探索太阳系天体的撞击历史、遥估地外天体表面的相对和绝对年龄的主要方法,也是行星地质研究的基本工具.该方法的整体可靠性已得到大量实验的验证.同时,该方法在理论基础和技术细节上还存在大量的不确定性.修正该方法是完善太阳系撞击历史的重要研究内容,也是未来采样返回探测任务的重要科学目标.

摘要： 为研究液压水锤效应引起的液体喷溅特性及其影响因素,进行了高速破片撞击充液容器的试验,测试了液体内的空腔振荡特性、压力分布特性和容器外的液体喷溅特性.试验结果表明:液压水锤效应引起的液体喷溅有两个不同的阶段.第一个阶段发生在空腔生长到最大体积后的400～700μs内,喷溅液体的头部呈箭状;在第二个阶段出现多次形状相似的脉动喷溅,且单次脉动均发生在每次空腔溃灭之后,喷溅液体具有伞状头部与线状尾部.液体内的压力和侵彻孔的形态共同影响液体的喷溅速度,相对喷溅速度与破片的撞击速度成反比.喷溅液体在运动过程中存在速度波动,且随着喷溅次数的增加,液体喷溅速度逐渐下降,速度拐点出现的位置逐渐接近侵彻孔.

摘要： 反应性合金是一种高密度超钝感的新型含能材料,在高速撞击下可释放大量化学能,具有与动能耦合毁伤目标的潜力.通过弹道枪驱动非晶合金类、传统合金类和高熵合金类反应性合金样品,以1500 m/s速度撞击准密闭容器和间隔靶.对比分析了3种样品冲击释能行为和对间隔靶耦合毁伤能力的差异.结果显示:反应性合金样品在高速侵彻靶板后形成的燃烧碎片云对间隔靶兼具动能和化学能毁伤能力;化学能释放效率与样品的静态抗压强度正相关;由于样品所携带的化学能和动能随着燃烧碎片云运动,释放在靶后不同空间处,故对间隔靶的毁伤能力与其总携带能量无关;化学能对耦合毁伤能力的贡献程度主要取决于释能效率.

摘要： 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.

摘要： 航天器上压力容器属于储能部件,常暴露于空间碎片环境之中,一旦受到空间碎片的撞击,会产生成坑、穿孔、裂纹扩展等损伤形式,压力容器前壁最先受到撞击,前壁穿孔是最常见的损伤形式.因此,研究压力气体对前壁受高速撞击穿孔作用机制,有助于更清晰地认识压力容器前壁损伤演变及失效机理,为航天器压力容器防护提供依据.本文以数值仿真手段为主,分析气体对压力容器前壁穿孔尺寸影响规律,将气体对压力容器前壁的作用分为两部分:薄膜应力与气体阻抗作用.薄膜应力越大,前壁穿孔尺寸越大;在前壁厚度较大时,穿孔尺寸随气体冲击阻抗增加而增大,而在厚度较小时,则相反.总体而言,穿孔尺寸随气体压力增加而增大,薄膜应力对穿孔尺寸影响更大,并且薄膜应力与气体阻抗在穿孔过程中并非独立作用,二者互相耦合.

摘要： 日益增多的空间碎片对在轨/往复飞行器的安全造成严重威胁,迫切需要对空间碎片高速撞击飞行器的损伤过程进行探测,并对损伤效果进行评估.本文结合高速撞击条件下的损伤特性分析,设计了基于光纤传感器的空间碎片高速撞击损伤探测系统,对撞击过程中的热、形变、穿孔、断裂等信息进行采集,实现损伤位置定位和损伤效果评估.空间碎片高速撞击模拟试验结果表明,本系统的撞击损伤位置测量误差优于1.4mm(3σ),并可实现撞击导致的应变与温度变化量的高精度测量,为损伤效果评估提供有效的数据支撑.

摘要： 本文的研究目的是为了获得动能打击下舱段结构的毁伤效果及规律.采用轻气炮设备开展卵形缩比动能弹高速撞击多层船用钢靶板试验,多层靶板为15mm/5mm/8mm三种厚度,层间间隔80mm,弹丸长径比约为5,弹身直径为8mm.研究了不同动能弹材料(钨合金和钢)、不同撞击角度(0°和15°)和不同撞击速度(1.5km/s和2.5km/s)对靶板毁伤效果的影响.试验结果表明,第一层靶板的毁伤模式主要为穿孔破坏,第二、第三层靶板除了穿孔外还出现较大的塑性变形及由大量小碎片引起的撞击坑.钨合金弹丸比钢弹丸对靶板的毁伤效果更好,随着撞击速度的提高和撞击角度的减小,靶板毁伤效果增大.最后利用经试验结果校验后的Autodyn数值仿真方法,研究了不同弹头形状、不同撞击速度和不同打击角度对靶板毁伤效果的影响.仿真结果表明,卵形弹对靶板的毁伤效果优于圆柱形弹和球柱形弹;撞击速度由1.5km/s增大到2.5km/s后,靶板的等效穿孔尺寸最大增量为54.3％;15°碰撞角打击效果与正碰撞差别不大,但15°攻角打击效果明显不如正碰撞.获得的研究结果可为动能弹设计及打击方案的选择提供技术支撑.

摘要： 含能结构材料在高速撞击条件下可发生高速放热化学反应.为了研究含能结构材料的撞击释能特性,设计了含能结构材料高速撞靶试验,研究了含能结构材料高速撞击后,在半密闭空间的释能特性.采用壁面式压力传感器和高速摄影仪测量获得了含能结构材料在高速撞击条件下的时空演化关系.超压数据和高速摄影图像显示,含能结构材料的释能特性与撞击密切相关,其释能超压峰值可达6MPa-7MPa.

摘要： 微流星体的高速撞击严重威胁着航天器的安全运行.由于在化学成分、物理力学特性等方面与空间碎片有显著区别,本文选取了冰作为一种微流星体典型模拟材料.使用二级轻气炮作为高速发射设备,通过采用局部制冷等技术手段,实现了圆柱形冰弹丸的完整发射,发射速度范围达到227～617m/s.对冰弹丸高速正撞击航天器典型铝合金双层板防护结构的损伤特性进行了实验研究,结果表明随撞击速度增加,前板损伤由鼓包演变为穿孔,并伴有裂纹及撕裂,且撕裂范围随速度显著增大.在实验速度范围内,后板并未形成损伤.

摘要： 高速撞击声发射信号传播至传感器并被转换成电信号的过程中会发生信号幅值的衰减，导致信号在损伤评估和源定位的误差增大。分析了衰减产生的原因，得到了衰减的一般规律。为了分析高速撞击声发射信号中不同频率板波模态的衰减规律，将高速撞击数值模拟声发射信号进行了小波信号高频和低频的重构，分别进行衰减规律的研究，得到了这两种频率在铝板中的衰减规律，研究了衰减系数和“等效幅值”随撞击速度的变化规律，研究结果可以用于撞击源定位传感器布局优化及损伤程度评估等领域。

摘要： 复杂的空间环境对于航天器的挑战除了高真空，带电粒子辐射环境以外，空间粉尘对航天器性能的损伤也制约着航天任务的执行。本文将利用地面等效模拟试验研究粉尘高速撞击发光效应，揭示撞击粒子与靶体对产生信号特征的影响规律，讨论撞击发光过程的机理，为空间粉尘环境探测等相关研究提供基础数据。本文利用高速粉尘加速器,对铝粉进行加速,研究了高速铝粉撞击太阳能电池盖片过程中的发光现象.研究发现,在高速铝粉撞击太阳能电池盖片过程产生的发光现象具有强信号迅速降低和随后的弱信号衰减过程,并且利用光电倍增管检测的光信号峰值和随后的衰减过程同入射高速铝粉的参数有关.经分析可知,强信号是由于撞击过程产生的粒子动能转化为热能过程释放光子产生,迅速降低过程则是随着撞击物溅射物的喷出,热能迅速减小导致.弱信号的衰减则是由于喷出的溅射物带电复合所激发出的光子产生.发光时间和衰减时间依赖于入射铝粉的参数,随着入射铝粉的速度越高,发光的持续时间越长.

摘要： 为了研究空间微小碎片对航天器外露热控材料的超高速撞击效应,文章利用带约束基底的激光驱动飞片技术,发射了直径1mm、厚度2.5～10μm的金属铝飞片,在3～7km/s的速度范围内,模拟了空间微小碎片对热控OSR(OpticalSolar Reflector)的超高速撞击效应.实验后,观测了OSR样品表面的机械损伤形貌,测量了样品的太阳吸收比αS和半球发射率εH,分别分析了飞片厚度、飞片速度对OSR热控性能αS和εH的影响,.实验结果表明,太阳吸收比与飞片厚度呈线性变化关系;半球发射率与飞片厚度及飞片速度均呈线性变化关系.碎片高速撞击引起的机械损伤和污染效应导致OSR热控性能明显退化.

摘要： 采用一级气体炮，以高导无氧铜（OFHC）试件高速撞击平板靶板，试件的壳体部分在靶板与试件结构板间传播的弹塑性波作用下发生崩溃。文中给出了速度在64m/s～165m/s范围的实验结果，其中包括壳体的变形模式以及壳体几何参数的影响。文中也研究了动态本构模型对于壳体变形的影响，采用DYNA 软件中典型的Johnson－Cook(J-C)和Zerilli-Armstrong(Z-A)两种本构模型，数值模拟了试验过程，终态的变形与实验结果差别较小，J-C本构计算的结果和试验更符合。圆柱壳结构冲击平板钢靶时，部分动能转化为变形能，文中给出了圆柱壳的能量—时间曲线和能量—变形曲线，研究了几何参数对圆柱壳体吸能的影响。文中指出，对于一定条件的撞击条件，圆柱壳体的能量吸收存在优化条件。

摘要： 本文利用基于弹丸最大碎片的碎片云模型计算了密度梯度型防护结构的碎片云参数,分析了密度梯度型防护结构性能比Whipple防护结构优异的原因.计算结果表明:(1)缓冲屏碎片云膨胀速度小于Whipple结构,但轴向速度大于Whipple结构;(2)密度梯度型防护结构的弹丸碎片云膨胀速度大于Whipple结构、而轴向速度小于Whipple结构;(3)密度梯度屏的弹丸最大碎片的质量小于Whipple结构,且弹丸最大碎片的速度也小.密度梯度型防护结构碎片云的这些特性导致其对后墙的穿透能力变小,从而使该种结构防护性能优于Whipple结构.本文给出的定量结果有利于加深对密度梯度型防护结构撞击特性的认识和理解.

摘要： 基于高速视觉耦合轮廓特征提取的多农药雾滴撞击叶面延迟性的测量方法，包括以下步骤：搭建高速视觉捕捉系统、标定高速摄像机系统、采集雾滴撞击叶面图像、视频图像预处理、ROI区域选取、农药雾滴识别、农药雾滴轮廓提取、农药雾滴形心提取、农药雾滴跟踪计时，即可获得多农药雾滴撞击叶面延迟性。本发明为优化农药喷施参数，尤其为控制施药量、优化雾滴粒谱分布、调配药液含量提供定量的分析手段；所得测量结果对发展精准施药技术、提高茶树农药喷雾的沉积效率具有理论意义和应用价值。

摘要： 本发明涉及一种高速可调的转动式冰晶撞击器，包括底座，底座的一侧设有前挡板和后盖，前挡板和后盖之间设有电机，底座的另一侧设有支架，电机的动力输出轴与转轴连接，转轴通过轴承固定在支架上；转盘、两个平面法兰设置在转轴上，两个平面法兰分别设置在转盘的两侧，转轴和两个平面法兰通过键进行周向固定，转轴和平面法兰通过使用弹性挡圈轴向固定；转盘的圆周上的凹槽内设置弹射装置和配重块，弹射装置包括马达、马达支架、轨道和移动壁面；马达带动移动壁面伸出转盘侧面。本发明在尽量降低撞击器的复杂程度和对弹射装置的精度、速度要求的情况下，可以扩大冰晶的撞击速度范围，提高撞击速度，并实现撞击速度的可调可控。

摘要： 本发明提供一种中低温高速撞击试验装置及其试验方法，防护罐体作为弹丸撞击试验的安全防护装置；防护罐体开设有穿线和管道的通孔，防护罐体的一端设有罐门；所述防护罐体内部设有一个试验台面、照明灯具；火药炮、环境箱安装在试验台面上内；环境箱内设置有靶架、液氮蒸发板；温控装置的测控线缆与环境箱连接，温控装置的制冷管路连接自增压液氮罐；自增压液氮罐与液氮蒸发板连接；电磁测速器与火药炮的可拆卸炮管连接，并通过线缆与示波器相连。本发明装置具有制造费用低，体积小，结构较简单，操作方便，发射安全可靠性高，降低了操作的专业性要求。

摘要： 本发明公开了一种超高速撞击损伤区域特征强化方法，包括：提取缺陷的典型瞬态热响应；获得红外重构图像；对红外重构图像进行背景区域和缺陷区域的分离；在噪声去除、保留细节及保持边缘目的指导下构建红外图像分割函数；多目标优化算法结合分割模型在红外重构图像中对试件缺陷实现一次性分割；根据红外图像中的像素点到聚类中心的距离对像素点进行类别划分，得到红外检测图像中损伤缺陷的分割图像。本发明利用多目标优化理论进行红外重构图像中的缺陷分割，针对噪声问题和边缘模糊问题分别构造目标函数，提高损伤缺陷区域的分割精度，缺陷检测率高，误检率低，凸出强化了红外重构图像中的超高速撞击损伤缺陷区域，便于复杂缺陷的量化研究。

摘要： 本发明公开了一种冰晶撞击试验用的竖式高速弹射装置，其包括有喷射管(1)、上端组件(2)、下端组件(3)、步进电机(4)和弹射角度调节件(5)；喷射管(1)安装在弹射角度调节件(5)上，喷射管(1)的上部是上端组件(2)，喷射管(1)的下部是下端组件(3)。竖式高速弹射装置是一种能够观测到冰晶物体与撞击面板(300C)高速撞击现象的科研装置。竖式高速弹射装置能够在－30°C低温环境下，在撞击距离小于等于500mm内，实现冰晶物体定向的高速运动，最终与撞击面板(300C)发生撞击，且撞击角度为10度～90度范围内可调。

摘要： 本发明公开了一种太空环境超高速撞击试验装置及方法，其在太空环境模拟容器内部限定有包括飞行区和撞击区的试验空间，并设有可对沿试验空间超高速飞行的弹丸产生与重力反向电磁力的电磁铁。试验前，根据弹丸的质量和类型调整电磁铁所提供的磁场的大小，即可平衡弹丸沿试验空间飞行过程中所受重力，从而在试验空间中模拟太空中的微重力环境，进而能更好地满足太空超高速撞击的模拟试验要求以及进行相应的力学研究。

摘要： 本发明公开了一种大尺寸非平面试件超高速撞击损伤的红外热成像检测方法，首先分离出突显缺陷特征的损伤温度重构图像、最稳定极值区域快速检测并提取损伤特征点，生成损伤温度特征向量、降维；再粗匹配、采用构建的抗旋转缩放匹配算法建立三角形相似性假设剔除误匹配点对；通过优化RANSAC算法提取损伤温度重构图像的匹配点对，精确估计出仿射变换模型参数HT，实现图像拼接，得到拼接图像，考虑移动和角度变化会带来其红外重构图像的几何变换如旋转、缩放，进而构建了抗旋转缩放匹配算法用于剔除误匹配点对，同时，构建优化RANSAC算法提取匹配点对，这样，更好地获得了正确匹配损伤特征点，避免拼接图像出现畸变。

摘要： 本发明公开了一种基于集成学习的超高速撞击损伤的定量识别方法，包括以下步骤：获得损伤红外重构图像；定义平均相对温度特征、平均相对能量特征和平均温度梯度特征，对表征损伤区域热量情况的物理属性进行量化；度量损伤尺寸，对规则损伤进行尺寸特征提取；通过识别损伤的边缘轮廓来实现不规则损伤的尺寸特征量化提取；通过链码技术量化损伤区域的面积、重心、长短径和周长等形态特征实现不规则损伤的形态特征提取；引入集成学习的概念，对得到的不同子数据集进行损伤定量分析；本发明提出了一系列损伤量化指标，通过将这些量化指标作为特征构建集成学习网络，并建立相应的分类器，从而实现对超高速撞击损伤类型的定量识别。

摘要： 用于高速或超高速撞击X光拍摄碎片云的承压装置，它涉及一种承压装置。本发明解决现有压力容器由于被损伤破坏而不能反复使用，每进行一次撞击实验需要耗费一个压力容器，存在成本较高的问题。主体钢架为长方体框架，四块侧壁钢板均呈长方形，主体钢架的每个侧面固装有一块侧壁钢板，四块侧壁钢板形成方筒状，每块侧壁钢板上设置有一个X射线透射窗，主体钢架的前端面上设置有前端板，前端板中心处加工有圆形台肩通孔，可更换前靶板装夹在装夹法兰盘与前端板的台肩上，装夹法兰盘固装在主体钢架的前端板上，后封头固装在主体钢架的后端面上，后封头上加工有气孔，四块侧壁钢板、后封头和前端板之间为密封结构。本发明用于承压容器模拟试验。

摘要： 本发明一种高速撞击式黄豆粉碎设施属于加工设施领域，在机体内部的中部水平安装圆锥形的漏斗、在漏斗的底部安装J型的出料管，在机体内部上方的中部水平设置圆盘状的支撑盘、支撑盘的内部安装了环形的磁力线圈、支撑盘的两边分别通过一个D型的支耳与机体的内壁连接，机体内部上方的中央垂直设置了圆筒状的下料管、下料管的顶端与机体顶部的中央连接、下料管底部的外面设置了圆盘状的撞击盘、撞击盘上面的四周分别通过一根回位弹簧与机体的顶部连接，当浸泡的黄豆经下料管落入支撑盘上面后被高频脉冲的磁力线圈高速吸附的撞击盘高频撞击、黄豆快速被撞成浓浆经漏斗及出料管流出。