超高速撞击中影响碎片云形状因素分析

唐蜜; 柏劲松; 李平; 张展冀

doi:10.11858/gywlxb.2007.04.016

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超高速撞击中影响碎片云形状因素分析

唐蜜 , 柏劲松 , 李平 , 张展冀

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超高速撞击中影响碎片云形状因素分析

1.
中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳 621900

通讯作者: 唐蜜;

Factors Analysis of Debris Cloud's Shape of Hypervelocity Impact

1.
Institute of Fluid Physics, CAEP, Mianyang 621900, China

Corresponding author: TANG Mi

摘要: 应用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对铝球弹丸正撞击防护屏进行了数值模拟研究，将计算结果同相应的实验结果进行了比较，二者符合得很好。在此基础上分析了撞击速度、防护屏厚度、铝球直径、材料、弹丸形状、间隙量等因素对碎片云的影响规律。并以碎片云的长度和径向尺寸为指标，应用正交设计方法对撞击速度、防护屏厚度、铝球直径三因素对指标的影响主次关系进行了分析研究，防护屏厚度是碎片云长度的主要影响因素，而弹丸直径是碎片云径向的主要影响因素。
- 超高速撞击 /
- 数值模拟 /
- 碎片云 /
- 正交设计
Abstract: The numerical simulations of hypervelocity impact of Al-spheres on bumper at normal are carried out using the smoothed particle hydrodynamics (SPH) technique. The simulation results are compared with experimental results, and the simulated hole diameters of bumper and debris cloud are well consistent with experimental results. The effect of impact velocity, bumper thickness, projectile diameter, materials, shape of projectile, interval on produced debris cloud are further analyzed. Regarding the length and diameter as index, orthogonal design method is applied to analyze the primary and secondary relations on the debris cloud's index of the three factors, that is impact velocity, bumper thickness and projectile diameter. The results indicate that bumper thickness is the main influence factor of debris cloud's length while projectile diameter is the main influence factor of debris cloud's diameter.
- hypervelocity impact /
- numerical simulation /
- debris clouds /
- orthogonal design

[1]	Zhang Q M, Huang F L. Dynamics Guide of Hypervelocity Impact [M]. Beijing: Science Press, 2000. (in Chinese)
[2]	张庆明, 黄风雷. 超高速碰撞动力学引论 [M]. 北京: 科学出版社, 2000.
[3]	Wang F, Li L, Jin J, et al. Study on Numerical Simulation of Hypervelocity Impact of Debris in Outer Space [J]. China Safety Science Journal, 2006, 16(5): 26-30. (in Chinese)
[4]	王芳, 李磊, 金俊, 等. 空间碎片超高速碰撞的数值方法研究 [J]. 中国安全科学学报, 2006, 16(5): 26-30.
[5]	Liu S, Li Y, Huang J, et al. Hypervelocity Impact Test Results of Whipple Shield for the Validation of Numerical Simulation [J]. Journal of Astronautics, 2005, 26(4): 505-508. (in Chinese)
[6]	柳森, 李毅, 黄洁, 等. 用于验证数值仿真的Whipple屏超高速撞击试验结果 [J]. 宇航学报, 2005, 26(4): 505-508.
[7]	Guan G S, Zhang W, Pang B J, et al. A Study of Penetration Hole Diameter in Thin Al-Plate by Hypervelocity Impact of Al-Spheres [J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2005, 19(2): 132-138. (in Chinese)
[8]	管公顺, 张伟, 庞宝君, 等. 铝球弹丸高速正撞击薄铝板穿孔研究 [J]. 高压物理学报, 2005, 19(2): 132-138.
[9]	Liu S, Xie A M, Huang J, et al. Laser Shadowgraph for the Visualization of Hypervelocity Impact Debris Cloud [J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2005, 19(2): 35-39. (in Chinese)
[10]	柳森, 谢爱民, 黄洁, 等. 超高速碰撞碎片云的激光阴影照相技术 [J]. 实验流体力学, 2005, 19(2): 35-39.
[11]	Zhang W, Pang B J, Jia B, et al. Numerical Simulation of Debris Cloud Produced by Hypervelocity Impact of Projectile on Bumper [J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2004, 18(1): 47-52. (in Chinese)
[12]	张伟, 庞宝君, 贾斌, 等. 弹丸超高速撞击防护屏碎片云的数值模拟 [J]. 高压物理学报, 2004, 18(1): 47-52.

[1]	张伟 , 庞宝君 , 贾斌 , 曲焱喆 . 弹丸超高速撞击防护屏碎片云数值模拟. 高压物理学报, 2004, 18(1): 47-52 . doi: 10.11858/gywlxb.2004.01.009
[2]	迟润强 , 管公顺 , 庞宝君 , 张伟 , 唐颀 . 碎片云动量特性数值仿真研究. 高压物理学报, 2009, 23(1): 59-64 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.01.010
[3]	盖芳芳 , 庞宝君 , 管公顺 . 空间碎片超高速撞击压力容器碎片云特性数值模拟研究. 高压物理学报, 2009, 23(3): 223-228 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.03.010
[4]	徐坤博 , 龚自正 , 侯明强 , 郑建东 , 杨继运 . 基于特征长度的非球形弹丸超高速撞击碎片云特性研究. 高压物理学报, 2012, 26(1): 7-17. doi: 10.11858/gywlxb.2012.01.002
[5]	刘泽荣 , 龙仁荣 , 张庆明 , 陈利 . 超高速碎片云撞击下薄板变形与撕裂建模研究. 高压物理学报, 2022, 36(2): 024202-1-024202-9. doi: 10.11858/gywlxb.20210811
[6]	刘先应 , 盖芳芳 , 李志强 , 王志华 . 锥形弹丸超高速撞击防护屏的碎片云特性参数研究. 高压物理学报, 2016, 30(3): 249-257. doi: 10.11858/gywlxb.2016.03.011
[7]	徐金中 , 汤文辉 , 徐志宏 . 超高速碰撞碎片云特征的SPH方法数值分析. 高压物理学报, 2008, 22(4): 377-383 . doi: 10.11858/gywlxb.2008.04.007
[8]	李金柱 , 黄风雷 , 张庆明 . 超高速弹丸撞击三维编织C/SiC复合材料双层板结构的实验研究. 高压物理学报, 2004, 18(2): 163-169 . doi: 10.11858/gywlxb.2004.02.012
[9]	王言金 , 刘军 , 冯其京 , 王政 , 郝鹏程 . 碎片云问题的三维欧拉数值模拟. 高压物理学报, 2014, 28(3): 300-306. doi: 10.11858/gywlxb.2014.03.006
[10]	张伟 , 马文来 , 马志涛 , 庞宝君 . 弹丸超高速撞击铝靶成坑数值模拟. 高压物理学报, 2006, 20(1): 1-5 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.01.001
[11]	张伟 , 管公顺 , 贾斌 , 庞宝君 . 弹丸形状对超高速撞击厚合金铝靶成坑影响数值模拟. 高压物理学报, 2008, 22(4): 343-349 . doi: 10.11858/gywlxb.2008.04.002
[12]	管公顺 , 牛瑞涛 , 庞宝君 . 铝球弹丸高速正撞击铝网防护屏破碎特性的数值模拟研究. 高压物理学报, 2013, 27(5): 671-676. doi: 10.11858/gywlxb.2013.05.003
[13]	刘宏杰 , 王伟力 , 苗润 , 吴世永 . 环形双锥罩聚能装药结构优化设计. 高压物理学报, 2018, 32(6): 065105-1-065105-9. doi: 10.11858/gywlxb.20180539
[14]	庞宝君 , 林敏 , 张凯 , 傅翔 . 丝网防护屏碎片云特性数值模拟研究. 高压物理学报, 2013, 27(3): 391-397. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.012
[15]	宋卫东 , 栗建桥 , 刘海燕 . 超高速撞击下钛基复合材料动力学行为研究. 高压物理学报, 2011, 25(5): 435-443 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.009
[16]	栗建桥 , 宋卫东 , 宁建国 . 超高速撞击产生的等离子体特性研究. 高压物理学报, 2013, 27(4): 542-548. doi: 10.11858/gywlxb.2013.04.012
[17]	庞宝君 , 张凯 , 林敏 , 刘源 . 碎片云超高速撞击声发射信号特征分析. 高压物理学报, 2014, 28(6): 664-670. doi: 10.11858/gywlxb.2014.06.004
[18]	贾斌 , 马志涛 , 庞宝君 . 含泡沫铝防护结构的超高速撞击数值模拟研究. 高压物理学报, 2009, 23(6): 453-459 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.06.009
[19]	郝伟江 , 龙仁荣 , 张庆明 , 陈利 , 龚自正 . 球形弹丸超高速撞击靶板时背表面材料破碎的数值模拟分析. 高压物理学报, 2019, 33(2): 024102-1-024102-7. doi: 10.11858/gywlxb.20180651
[20]	盖芳芳 , 庞宝君 , 管公顺 . 超高速撞击充气压力容器二次碎片减速运动建模研究. 高压物理学报, 2012, 26(2): 177-184. doi: 10.11858/gywlxb.2012.02.009

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超高速撞击中影响碎片云形状因素分析

通讯作者: 唐蜜;

1. 中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳 621900

收稿日期: 2006-11-21
录用日期: 2007-03-09
网络出版日期: 2007-12-05

关键词:

摘要: 应用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对铝球弹丸正撞击防护屏进行了数值模拟研究，将计算结果同相应的实验结果进行了比较，二者符合得很好。在此基础上分析了撞击速度、防护屏厚度、铝球直径、材料、弹丸形状、间隙量等因素对碎片云的影响规律。并以碎片云的长度和径向尺寸为指标，应用正交设计方法对撞击速度、防护屏厚度、铝球直径三因素对指标的影响主次关系进行了分析研究，防护屏厚度是碎片云长度的主要影响因素，而弹丸直径是碎片云径向的主要影响因素。