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密度梯度薄板超高速撞击特性的实验研究

侯明强 龚自正 徐坤博 郑建东 曹燕 牛锦超

密度梯度薄板超高速撞击特性的实验研究

侯明强, 龚自正, 徐坤博, 郑建东, 曹燕, 牛锦超
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  • 以二级轻气炮作为加载手段,在撞击速度范围为4.0–7.0 km/s内获得了Ti6Al4V/Ly12 Al/聚酰胺纤维密度梯度薄板的穿孔特性、验证板损伤特性和弹道极限特性. 与Ly12 Al薄板的相应实验结果的对比显示,在相同撞击速度下,该密度梯度薄板的穿孔直径更大,且随撞击速度的增大而增加;其验证板上的撞击坑尺寸小,且随撞击速度的增大而减小;其弹道极限比Ly12 Al薄板的弹道极限高50%以上. 分析认为,超高速撞击下Ti6Al4V/Ly12 Al/聚酰胺纤维密度梯度薄板中高阻抗的Ti6Al4V产生的峰值冲击压力比Ly12 Al薄板的峰值冲击压力高,这增强了对弹丸的破碎能力;而其中的聚酰胺纤维层延长了冲击波在薄板中的传播时间,增大了冲击波的耗散,使撞击过程中转化的不可逆功增多,从而消耗了弹丸更多的动能. 使用这种密度梯度材料作为防护屏具有很好的抗撞击能力,在航天器空间碎片防护工程应用中具有很大的潜力.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2010CB731600)和国家国防科工局空间碎片专项研究计划(批准号:KJSP06209,K0202210)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-15
  • 修回日期:  2013-10-11
  • 刊出日期:  2014-01-20

密度梯度薄板超高速撞击特性的实验研究

  • 1. 中国空间技术研究院北京卫星环境工程研究所, 可靠性与环境工程技术重点实验室, 北京 100094;
  • 2. 中国空间技术研究院通信卫星事业部, 北京 100094
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2010CB731600)和国家国防科工局空间碎片专项研究计划(批准号:KJSP06209,K0202210)资助的课题.

摘要: 以二级轻气炮作为加载手段,在撞击速度范围为4.0–7.0 km/s内获得了Ti6Al4V/Ly12 Al/聚酰胺纤维密度梯度薄板的穿孔特性、验证板损伤特性和弹道极限特性. 与Ly12 Al薄板的相应实验结果的对比显示,在相同撞击速度下,该密度梯度薄板的穿孔直径更大,且随撞击速度的增大而增加;其验证板上的撞击坑尺寸小,且随撞击速度的增大而减小;其弹道极限比Ly12 Al薄板的弹道极限高50%以上. 分析认为,超高速撞击下Ti6Al4V/Ly12 Al/聚酰胺纤维密度梯度薄板中高阻抗的Ti6Al4V产生的峰值冲击压力比Ly12 Al薄板的峰值冲击压力高,这增强了对弹丸的破碎能力;而其中的聚酰胺纤维层延长了冲击波在薄板中的传播时间,增大了冲击波的耗散,使撞击过程中转化的不可逆功增多,从而消耗了弹丸更多的动能. 使用这种密度梯度材料作为防护屏具有很好的抗撞击能力,在航天器空间碎片防护工程应用中具有很大的潜力.

English Abstract

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