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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
空间碎片环境日益恶化，严重威胁航天器的在轨安全运行。如果碎片击穿航天器的本体结构（通常为蜂窝夹层板），航天器内部的电子设备等有效载荷将有可能遭遇穿透本体结构后的碎片云撞击而受到严重破坏，导致航天器的使命终止。本文以数值仿真技术为主要手段，基于落锤冲击实验，研究了星载电子设备电路板专用冲击缓冲类材料（硅凝胶）的本构特性，评估了星载电子设备的撞击性能，旨在为工程设计人员提供设计的参考和依据。 应用落锤冲击实验机对自行设计加工的星载电子设备内部所用的硅凝胶试件进行冲击实验，通过自行设计组装的压力信号测量及视频捕捉等测试系统详细记录试件受落锤冲击的动态响应过程，可反映受到航天器壁板、电子设备外壳撞击减速后碎片云对该材料的撞击特性，为撞击仿真提供了数据支持，也证实了落锤冲击实验是研究材料在低速冲击载荷下动态相应的有效方法。 针对落锤冲击实验的低速特点及硅凝胶材料的本构特性，选用了超弹性材料Mooney-Rivlin本构模型表征硅凝胶试件，运用Lagrange有限元流体动力学软件有效地仿真了落锤冲击的过程，硅凝胶试件的变形特征与实验相符，验证了仿真技术的有效性。 分析了获取材料模型参数的多种方法（物理实验、理论估算、优化），选用二次响应面优化技术，以落锤冲击实验结果为参照目标，以LS-OPT优化软件及LS-Dyna非线性动力学仿真软件为工具，识别出了硅凝胶的超弹性Mooney-Revlin本构模型参数，优化识别出的材料模型参数能更好地反映硅凝胶的力学特性，可为星载电子设备的撞击性能评估奠定基础。 应用数值仿真技术研究了航天常用铝合金材料的失效准则及材料发生崩落的机理，结果表明，选用不同的失效准则所获得的仿真结果也有较大差异，特别是对于崩落失效现象。能够适用于仿真崩落失效的准则为应力类失效，针对航天用铝合金材料，其发生崩落的静水压力阈值为-1.2 GPa。崩落失效的机理是材料动态响应过程中的拉伸波幅值超过了相应的静水压力阈值。 建立了包含航天器本体蜂窝夹层板结构及内部星载电子设备的整体防护构型，运用SPH及Lagrange数值仿真技术联合计算，研究了星载电子设备本身斜撞击现象及整体防护构型的弹道极限。星载电子设备受到碎片斜撞击时，会有大量碎片被反溅，反溅的碎片仍具有较大的动能，能对航天器内部其它的有效载荷造成破坏。星载电子设备本身的防护能力不容忽视，包含蜂窝板和电子设备的整体防护结构相较于单纯只考虑蜂窝板时的弹道极限有显著提升，如果在工程设计阶段加以考虑，可适当减轻航天器的重量，或者为放置更多的有效载荷保留空间。 |
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发表于 2022-9-13 10:11:43
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