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星体大压装置的极高速作业实验

作者:admin来源:中国压力容器网 日期:2012-12-25 16:14:53 人气: 标签:
  超高速撞击试验时,弹着点位于球体赤道焊缝和气瓶两极之间,弹着点所在的半球为容器前壁,另一半球为容器后壁。弹丸撞击参数弹丸材料的选取:空间碎片的平均密度<6>约为218g/cm3,与铝合金的密度相近,因此,气瓶的超高速撞击试验中,选用/铝合金LY120作为弹丸材料。弹丸直径的选取:根据相关的超高速撞击试验经验<6>,直径小于1mm的空间碎片对压力容器器壁的损伤不大,同时,考虑到超高速撞击试验设备的发射能力,选取毫米级弹丸(直径介于1mm10mm之间)进行气瓶的超高速撞击试验。

  弹丸速度的选取:根据目前掌握的空间碎片分布情况来看,其对航天器的平均撞击速度约为910km/s;同时,考虑到超高速撞击试验设备可实现的弹丸最大稳定速度约为7km/s.因此,为保证试验的成功率,并避免过高的弹丸发射速度可能会对试验设备造成损伤,选取(615013)km/s作为弹丸的撞击速度。数据采集与处理测量参数:试验所需的测量参数包括弹丸直径Dp、弹丸撞击速率Vp、容器器壁的损伤、器壁通孔孔径Dh等。

  失效准则:失效准则定义为器壁击穿。数据处理:试验中,利用目测方法判定容器是否失效,利用游标卡尺测量弹丸直径与器壁通孔孔径,通过激光探测器测到弹丸飞行速度Vp,通过激光光源阴影照相系统拍摄弹丸撞靶的瞬间照片。气瓶超高速撞击结果及分析本次气瓶超高速撞击试验采用了两个高压气瓶,进行了2次充压条件下的气瓶超高速撞击试验,其内压载荷为6MPa;利用击穿后的容器进行了5次未充压条件下气瓶的超高速撞击试验,其试验参数及结果如所示。由于试验中容器后壁均未被弹丸与前壁撞击所形成的碎片云击穿,仅产生若干个弹坑,因此,本文主要针对容器前壁的通孔孔径进行研究。

  在试验1中,直径为1176mm的弹丸以6158km/s的速度正撞击气瓶,气瓶前壁未被击穿;而在试验2中,直径为2124mm的弹丸以6155km/s的速度正撞击气瓶,气瓶前壁被击穿,其通孔孔径为2146mm,说明在撞击速度为(615013)km/s情况下,气瓶前壁的弹道极限直径介于11762124mm之间,故可选取中间值2100mm作为气瓶器壁的弹道极限直径,其误差小于0125mm,满足工程精度要求。在试验7中,直径为9104mm的弹丸以6148km/s的速度正撞击内压载荷为6MPa的气瓶,气瓶未发生灾难性失效,说明导致无防护压力气瓶发生灾难性失效的弹丸直径应大于9mm.

  器壁裂纹尖端处SIF与裂纹长度的关系弹丸超高速撞击下气瓶的/灾难性失效0与其CCL密切相关,因此,需根据其器壁裂纹尖端SIF与裂纹长度的关系,确定气瓶CCL.对于球形压力容器,其裂纹尖端SIF与裂纹长度的关系可参见文献<7>.利用Folias公式与Liu公式对气瓶器壁裂纹尖端SIF与裂纹长度的关系进行了分析,而钛合金的断裂韧性<4>为6160@107Pam1/2,由此可以看出,该钛合金充压气瓶CCL约为48mm,如所示。

  

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