MTC 面心立方点阵芯芯夹层板承载和超高速屏蔽冲击性能评价

文摘   2024-12-18 13:16   江苏  

本文对面心立方(FCC)点阵芯夹层板的承载性能和超高速屏蔽性能进行了数值比较研究,以评价其在卫星结构中的应用能力。为此,研究了面密度相近的立方体和八面体晶格结构下5A06铝合金FCC和FCCz。研究了具有相同材料和面密度的惠普尔屏蔽结构,以便与防护领域的点阵结构进行比较。本文模拟了以空间碎片为代表的直径为2mm的球形弹丸以2 ~ 6 km/s的速度与结构物发生超高速碰撞。通过实验验证了数值模拟模型的有效性。作者受到立方体和FCCz拓扑结构的启发,提出了一种新的晶格结构,与本研究中研究的其他结构相比,它可以提供出色的屏蔽和承重能力。此外,研究了弹丸撞击位置对防护性能的详细影响,发现弹丸撞击位置对结构防护性能有相当大的影响。


本文对面心立方格芯夹层板的承载和超高速屏蔽冲击性能进行了数值研究。所研究的结构均具有相同的面密度和材料。将FCC和FCCz拓扑结构与立方体和八面体拓扑结构在单轴压缩、面内剪切和弯曲承载特性上进行了比较。FCCz通常提供最有效的性能,但立方体单轴压缩行为被发现是非凡的。因此,对cube+FCCz拓扑结构进行了研究,结果表明,与FCCz相比,cube+FCCz拓扑结构的性能并不理想,这表明需要进行结构改造,从而设计出一种新的承载高效的cube+FCCz- m拓扑结构。

通过观察见证板的损伤形态,研究了除惠普尔盾构结构外的所有结构的防护性能。见证板的最大弹坑深度量化了结构的防护性能。

与其他结构相比,Cube+FCCz-M结构具有出色的屏蔽性能。因此,本研究提出了一种新型的立方体+FCCz-M结构,在承重和保护方面都具有优越的性能。

为了研究弹丸撞击位置对结构性能的影响,在4个不同位置对最有效的立方体+FCCz-M结构进行了撞击;包括:(I)、(II)、(III)和(IV)。

案例1的表现优于其他所有案例,因为在撞击位置有更多的支板连接在一起,导致碎片云受到它们的干扰,特别是z向支板通过制造障碍物来保护结构免受超高速撞击,从而破坏了碎片云沿z方向的扩张。基于此逻辑,有z向支板的工况II的性能优于无类似支板的工况III和工况IV,但由于连接支板数量较少,其保护能力弱于工况I。案例III和案例IV的性能比较接近,考虑案例III的连接支板数量较多,建议性能稍好。





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