粉塵微粒子高速撞擊光學(xué)玻璃損傷行為研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，微小空間碎片和微流星體(空間粉塵)高速撞擊累積損傷效應(yīng)日益引起關(guān)注。本文在合理剪裁空間粉塵環(huán)境模式的基礎(chǔ)上，利用粉塵靜電加速器、掃描電鏡、能譜儀和分光光度計(jì)及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，分別針對(duì)三種表面鍍膜光學(xué)玻璃，以微米級(jí)鋁粉高速撞擊光學(xué)玻璃為研究對(duì)象，考察粉塵微粒子高速撞擊光學(xué)玻璃損傷行為特征，同時(shí)評(píng)價(jià)相應(yīng)的損傷效應(yīng)。
　　Grün微流星體模型和ORDEM2000碎片模型計(jì)算結(jié)果顯示，低地球軌道(LEO)上微米級(jí)空

2、間碎片的通量較微流星體高一至兩個(gè)數(shù)量級(jí)，400km軌道上直徑為20mm的光學(xué)玻璃在軌運(yùn)行一年可能遭受尺寸為1μm～10μm空間粉塵撞擊的概率接近100％。
　　掃描電鏡觀察結(jié)果表明，粉塵高速撞擊造成三類鍍膜光學(xué)玻璃的損傷形式均包括玻璃靶體破壞和粒子附著。就靶體損傷而言，鍍膜K208玻璃表面的破壞形式主要是形成大小不等的撞擊坑；鍍膜石英玻璃表面的破壞形式主要表現(xiàn)在復(fù)合涂層穿孔及復(fù)合膜與玻璃基體的分離上；而鍍膜非晶玻璃的表面破壞形式主

3、要是涂層被破壞形成絲狀物。就粒子附著而言，在鍍膜K208玻璃和鍍膜石英玻璃所產(chǎn)生的影響區(qū)域要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其自身的尺寸；在鍍膜非晶玻璃上的影響區(qū)域與其自身的尺寸大致相當(dāng)。
　　光學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示，粉塵粒子高速撞擊對(duì)鍍膜K208玻璃透過率的影響最大，對(duì)于鍍膜石英玻璃反射率和鍍膜非晶玻璃透過率的影響相對(duì)較小，而對(duì)光學(xué)性能所產(chǎn)生的影響在近紫外-可見光波段最為嚴(yán)重。
　　數(shù)值模擬仿真結(jié)果表明，非線性有限元模擬軟件ANSYS/LS-DYN