[发明专利]适用于空间碎片防护结构的高性能材料优选方法

权利要求书

1.适用于空间碎片防护结构的高性能材料优选方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.选择防护材料，并查表得到该材料的雨果尼奥及热动力学参数；

b.根据冲击压力准则和内能转化准则对防护材料进行初步筛选；

c.通过性能系数模型对防护材料进一步优选；

d.根据最小厚度准则对防护屏材料进行筛选，得到优选防护屏材料；

e.根据动能吸收准则对填充层材料进行筛选，得到优选填充层材料；

f.对优选的防护屏材料和填充层材料进行试验验证；

其中所述b步骤中的冲击压力准则计算公式为：

对于弹丸：

P₁＝ρ₁U_s1μ_p1

对于靶板：

P₂＝ρ₂U_s2μ_p2

弹丸与靶板对应的状态方程分别为：

U_s1＝C₁+S₁μ_p1

U_s2＝C₂+S₂μ_p2

结合界面连续条件可得：

P₁＝ρ₁(C₁+S₁μ_p1)μ_p1＝ρ₁C₁μ_p1+S₁μ_p1²

P₂＝ρ₂(C₂+S₂μ_p2)μ_p2＝ρ₂C₂μ_p2+S₁μ_p2²；

所述b步骤中的内能转化准则为：

由Hugoniot关系可得冲击压缩过程中材料产生的内能为：

e_H＝P_H(v₀-v_H)/2

材料在等熵卸载到零压后释放的比内能：

材料初始熔化所需的比内能：

所述d步骤中的最小厚度准则计算公式为：

T_op＝T_ot+T_t+T_p

其中：

联立的以上关系式可得：

其中：L_p为弹丸直径，L_t为防护屏材料厚度，U_p为弹丸中冲击波速度，U_t为防护屏材料中冲击波波速，ρ_t为防护屏材料冲击波后密度，ρ_ot为防护屏材料初始密度，ρ_p为弹丸材料冲击波后密度，ρ_op为防护屏材料初始密度，C_t为防护屏材料声速，C_p为弹丸材料声速。

2.根据权利要求1所述的适用于空间碎片防护结构的高性能材料优选方法，其特征在于，所述c步骤中的性能系数模型为

3.根据权利要求1所述的适用于空间碎片防护结构的高性能材料优选方法，其特征在于，所述e步骤中的动能吸收准则计算公式为：

w＝0.5σ_Tε_T＝0.5σ_T²/E。