填充式波纹夹层结构超高速撞击特性仿真

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1、填充式波纹夹层结构超高速撞击特性仿真*收稿日期：2015-XX-XX基金项目：上海航天科技创新基金（SAST201333）作者简介：周昊（1990－），男，山东东营人，博士研究生，E-mail：zhouhao_njust@163.com；郭锐（通信作者），男，副教授，博士，硕士生导师，E-mail：guoruid@163.com周昊1，郭锐1，南博华2，刘荣忠1（1.南京理工大学智能弹药国防重点实验室，江苏南京210094；2.上海航天设备制造总厂，上海200245）摘要：基于航天器空间碎片被动防护需求，对一种新型填充式波纹夹层结构进行了超高速撞击仿真研究，分析了超高速撞击过程以及结

2、构的穿孔破坏情况和所形成碎片云的特性并与相同面密度Whipple结构进行了对比。其撞击现象与Whipple结构相似，但其碎片云的头部速度小于Whipple结构，而径向膨胀最大速度和膨胀半角均大于Whipple结构。随撞击初速从3km/s~10km/s不断增大，波纹夹层结构的撞击穿孔尺寸变大，形状也更不规则。此外，结构中的填充树脂对碎片撞击能量的吸收贡献最大，后面板所吸收的能量所占比重也较大，而前面板和波纹板对碎片撞击能量的吸收贡献较小。研究结果对空间碎片防护结构的设计具有一定的参考意义。关键词：填充式波纹夹层结构；超高速撞击；穿孔破坏；碎片云特性；能量吸收特性中图分类号：V423.5

3、；O347.3文献标志码：A　　　文章编号：SimulationonHypervelocityImpactCharacteristicsoftheStuffedCorrugation-coredSandwichesZHOUHao1,GUORui1,NANBohua2,LIURongzhong1（1.ZNDYMinisterialKeyLaboratory，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094,China；2.ShanghaiAerospaceEquipmentManufacture,Shanghai200245,C

4、hina）Abstract:Basedonthedemandofthespacecraftprotectionagainsttheorbitaldebris,numericalsimulationofanewdesignedstuffedcorrugation-coredsandwichunderhypervelocityimpactwascarriedout.Thehypervelocityimpactprocesswasobtainedandtherebytheperforationofthesandwichandthecharacteristicsofthedebrisclou

5、dwereanalyzed.Itcanbeseenthatthephenomenonofstuffedcorrugation-coredsandwichunderhypervelocityimpactisfamiliarwiththatofWhipplestructure,buttheheadvelocityofthedebriscloudislowerandtheexpansionvelocityandexpansionangleislarger.Withtheimpactvelocityincreasingfrom3km/sto10km/s,thesizeofthesandwic

6、hperforationincreasesaccordinglyandtheshapeoftheperforationbecomesmoreirregular.Furthermore,theepoxystuffedinthesandwichabsorbsmostimpactenergyofthedebriswhilethefrontplateandthecorrugationcoreabsorbfewerenergy.Theresearchcanprovidesomereferencesforthedesignoforbitaldebrisshield.Keywords:Stuffe

7、dcorrugation-coredsandwiches;hypervelocityimpact;perforation;debriscloudcharacteristics;Energyabsorptioncharacteristics8随着人类航天活动的日益频繁，空间碎片的数量迅速增加[1]。空间碎片与在轨航天器撞击时的平均相对速度约为10km/s，具有极强的毁伤能力，使航天器的运行安全受到了严重的威胁，因此空间碎片防护问题一直是国内外相关学者研究的重