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《中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集》2010年
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泡沫铝防护结构超高速撞击行为的物质点法模拟

宫伟伟  张雄  
【摘要】:80年代以前升空的航天器所采用的防护方案主要是Whipple防护方案,即在距被防护舱壁外侧一定距离处放置防护屏以减小空间碎片的高速撞击损坏。80年代末期以来,又发展了多种改进的Whipple防护方案,泡沫铝作为一种新型的缓冲吸能材料,具有耐高温,耐腐蚀,高吸能效率等特性,近年来将其作为防护材料的研究初步展开。为了研究泡沫铝在Whipple方案中的防护作用,本文基于泡沫金属的制造工艺,建立了泡沫铝的三维物质点几何模型,利用本实验室研发的三维物质点法程序MPM3D?对弹丸超高速碰撞泡沫铝防护板过程进行了数值模拟。用JohnsonCook材料模型考虑材料屈服的应变率效应和热软化效应,用MieGruneisen状态方程计算金属在高压下的压力。数值结果表明物质点法能较好地模拟泡沫材料和普通实心材料在强冲击载荷作用下的动力学行为,有效地避免了有限元法的网格畸变困难,验证了在超高速撞击下泡沫铝比普通的铝板具有更好的吸能特性。另外通过模拟填充泡沫铝防护结构和夹层泡沫铝防护结构,发现前者的防护效果优于后者。
【作者单位】:清华大学航天航空学院
【分类号】:V259

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