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球形弹丸超高速碰撞的破碎分析

whipple防护，碎片云，见证板损伤，环向碎片

在单质的、梯度的Whipple防护屏撞击实验中，在实验破碎区，相关研究者都得到了类似的碎片分布（见证板损伤）特征，即中心大碎片（主损伤）为主，辅以环向小碎片（环向孔洞）的特征。为解释这一现象，我们将以铝合金撞击同种材料的薄板为主要研究对象。对哈尔滨工业大学的铝合金Whipple防护屏实验图像进行了分析，得到了主损伤区的直径及环向孔洞尺寸的实验数据，并处理得到碎片数据。通过合理的冲击波传播模型，理论地说明球形弹丸碎片云内中心大碎片和环向碎片的产生机理。通过一系列的SPH数值模拟工作，来对理论和实验工作进行佐证和扩展，清晰地再现了碎片生产的过程。结果表明，SPH模拟能较好地展现碎片（孔洞）的尺寸和分布的特征；中心碎片尺寸、环向碎片尺寸与撞击速度、防护屏厚度成反比；冲击波与卸载波相互作用的理论分析能很好地揭示该碎片（损伤）分布的形成原因。