题目：空间碎片超高速撞击航天器损伤评估模型研究

空间碎片对飞行器的撞击问题是小概率、大危害、日益恶化的全球性问题。基于数值模拟结果的理论分析是费用省、周期短、信息量大的行之有效的方法。本文基于数值模拟方法提出了空间碎片超高速撞击航天器损伤评估模型。根据碎片撞击部件产生的载荷形式的不同损伤评估模型采用了三种损伤准则：碎片的动能，碎片云产生的动量和碎片云撞击产生的部件速度增量。该模型包含四个部分：航天器几何及内部器件特征描述模型、超高速撞击二次碎片运动模型、二次碎片与目标面元弹目作用模型和部件损伤评估计算模型。首先，选用Steinberg材料模型和Gruneisen状态方程对空间碎片超高速撞击防护屏产生的碎片云进行光滑质点流体动力学（SPH）仿真模拟，模拟结果与实验研究结果的比较可以看到，SPH法非常适合超高速撞击问题。Steinberg_Gruneisen模型考虑到了在极高应变率下的屈服因素，能全面反映超高速撞击过程的真实情况，其模拟结果与试验相符。然后，基于弹道极限方程及其超高速撞击数值模拟结果，提出了描述航天器部件面元抗撞击性能的参数：比动能和比动量概念。并由此找到了动能及动量损伤参数的获取方法。最后，采用Matlab编制了损伤评估程序，给出了评估航天器损伤状况的模拟算例。分别对空间碎片正撞击航天器、斜撞击航天器及遮挡算例进行了计算分析，给出了部件损伤概率与撞击速度/部件位置的关系，并分析了遮挡与无遮挡对航天器内部部件的影响。本模型能够有效的评估航天器在空间碎片超高速撞击条件下的损伤状况。