209 / 2019-09-27 08:09:53

波阻抗梯度防护材料动能高效耗散机理研究

空间碎片；超高速撞击；波阻抗梯度材料；动能耗散

以波阻抗梯度防护材料作为缓冲屏的空间碎片防护结构是经过实验验证的显著优于同等面密度铝合金防护结构的动能高效耗散防护结构。实验表明，通过合理设计波阻抗梯度分布函数，波阻抗梯度防护材料作为缓冲屏的防护结构较铝合金防护性能提升30%以上。波阻抗梯度材料的动能高效耗散机理研究是理解其抗撞击特性及对其进一步进行优化设计的重要理论基础。本文从冲击波在弹丸和缓冲屏中的传播规律、弹丸和缓冲屏相互作用时弹丸的破碎规律以及弹丸和缓冲屏作用过程中的对初始冲击能量的耗散规律三个方面对波阻抗梯度材料和铝合金均质材料分别开展研究，并通过设计实验方案对研究结果进行了超高速撞击实验验证。研究表明，相比铝合金均质材料，同等面密度波阻抗梯度材料具备冲击波传播时间长、对弹丸破碎能力强和冲击波能量耗散能力强等突出优点，这些突出特点是波阻抗梯度材料具有动能高效耗散能力的重要原因。