Zr基非晶合金力學(xué)行為及高速撞擊特性.pdf

1、隨著人類航天活動(dòng)的日益頻繁，空間碎片環(huán)境持續(xù)惡化，在軌航天器所受威脅增多，因此急需提高航天器受空間碎片撞擊時(shí)的防護(hù)能力，而研究航天器新型防護(hù)材料是解決這一問題的關(guān)鍵，本文針對日益成熟的Zr基非晶合金材料進(jìn)行研究，分別利用萬能試驗(yàn)機(jī)、分離式霍普金森壓桿、二級輕氣炮等實(shí)驗(yàn)分析工具，對Zr基非晶合金的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能、動(dòng)態(tài)壓縮行為、高速撞擊損傷特性和防護(hù)效果進(jìn)行了研究，為Zr基非晶合金材料應(yīng)用于空間碎片防護(hù)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　

2、　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)過程中，基于Zr基非晶合金屬于脆性材料，在材料失效時(shí)塑性變形很小，彈性模量與鋁合金接近，而具有1500MPa的斷裂應(yīng)力，遠(yuǎn)高于鋁合金材料，斷裂應(yīng)變?yōu)?％，材料的應(yīng)變率效應(yīng)并不明顯。⑵動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)應(yīng)變率在400-850s-1之間時(shí)，材料的斷裂應(yīng)力隨應(yīng)變率的升高有少量增加，而應(yīng)變率在850-1500s-1之間，材料斷裂應(yīng)力隨應(yīng)變率升高而又略微下降，材料在動(dòng)態(tài)壓縮下的剛度相對于準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低，

3、斷裂應(yīng)變?yōu)?.5%。⑶在研究材料受高速撞擊損傷特性中，基于應(yīng)力波傳播理論，分析了Zr基非晶材料作為Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu)的前板時(shí)三種穿孔特征尺寸隨彈丸直徑、彈丸速度以及防護(hù)屏厚度的增加而增大，同時(shí)總結(jié)了材料穿孔處的四種斷面形貌，發(fā)現(xiàn)材料穿孔周圍出現(xiàn)了環(huán)狀和散射狀兩種裂紋以及材料斷面出現(xiàn)了兩個(gè)不同方向的層裂現(xiàn)象，并分析其與彈丸速度之間的聯(lián)系。⑷以Zr基非晶合金材料作為Whipple防護(hù)結(jié)構(gòu)的前板，開展研究其防護(hù)性能的工作，分別定量地測量和