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空间碎片防护问题的物质点无网格法与软件系统

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空间碎片的超高速撞击防护是航天器结构设计中须重点考虑的问题.超高速碰撞产生很高的温度和压力,撞击过程具有很强的材料非线性、几何非线性和接触非线性,对传统数值方法提出了巨大挑战,也要求材料模型对于高温、高压和高应变率具有很好的描述能力.作为新兴的无网格法的一种,物质点法易于处理超大变形、断裂破碎和高速碰撞中的大量接触过程,精度与计算效率均高于SPH无网格法,因此非常适合求解超高速碰撞问题.近年来,对物质点法的算法理论进行了多项改进,自主研发了三维物质点法软件系统MPM3D,从多个角度模拟分析了空间碎片的超高速碰撞问题.模拟结果与实验吻合良好,能够正确再现开坑、层裂、碎片云等超高速碰撞典型现象,显示出物质点法可以作为超高速碰撞的有力数值分析手段.通过材料内部结构建模,研究了泡沫材料、蜂窝材料等材料的空间碎片撞击吸能和防护能力,还提出了可以有效处理高温高压条件的分子动力学-物质点多尺度方法.

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来源
《2014年第三届载人航天学术大会》|2014年|723-729|共7页
会议地点成都
作者
LIU Yan; 刘岩; ZHANG Xiong; 张雄; LIU Ping; 刘平; LIAN Yanping; 廉艳平; MA Shang; 马上; GONG Weiwei; 宫伟伟; WANG Hankui; 王汉奎;
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作者单位

中国载人航天工程办公室;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类航天器构造和设计;
关键词
航天器; 结构设计; 空间碎片; 安全防护; 物质点无网格法; 软件系统;

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