高过载环境下轻质电子设备缓冲保护研究

摘要

侵彻过程中弹载电子设备承受的过载值很高，往往能达到数万g，这种环境对于电子设备而言是极为恶劣的。本文针对高过载冲击过程中轻质电子设备易发生损坏的问题，开展了关于高过载环境下电子设备保护研究，并设计了一种电子设备缓冲保护结构。
　　（1）针对高过载使用环境，通过分析弹载电子设备存在的破坏因素，提出了内部加固和外部缓冲结合的保护措施。介绍了高强度外壳和真空灌封的内部加固方法；根据泡沫铝和铝壳独特的材料特性，提出了二者组合的外部缓冲结构。
　　（2）通过对泡沫铝、铝壳和组合结构的准静压实验，分析两种材料的力学特性，试验结果表明：泡沫铝填充铝壳组合结构可完美结合二者的优点，极大提高吸能率。
　　（3）利用有限元仿真工具，建立了空气炮冲击实验和侵彻钢板的有限元模型，实现对不同情况下弹体侵彻过程的模拟。通过观察泡沫铝填充铝壳对于不同过载的缓冲效果，分析侵彻过程中应力波的传递、缓冲前后加速度曲线以及缓冲模块能量吸收，得出相关缓冲吸能规律，为缓冲保护结构设计提供理论性指导。
　　（4）设计了基于空气炮的缓冲测试系统，验证了该缓冲结构的实用性,证明在高g值冲击环境下，泡沫铝填充铝壳组合结构可吸收高冲击下的能量，降低过载峰值，有效保护电子设备。