Bei Raumfahrtmissionen prallen kleine Teilchen (Mikrometeoriten) im Geschwindigkeitsbereich um 10 km/s auf das Raumfahrzeug. Die dabei auftretenden Stoßphänomene unterscheiden sich wesentlich von denen bei konventionellen Geschwindigkeiten. Zur Analyse der Materialreaktion stehen experimentelle Ergebnisse sowie analytische und halbempirische Methoden zur Verfügung. Im Rahmen einer Wertung dieser Methoden wird darauf hingewiesen, daß für die analytischen Methoden Großrechner bei hohen Rechenzeiten erforderlich sind. Zwischen der analytischen Methode und den empirischen und halbanalytischen Verfahren wird der Einsatz zweidimensionaler Finite-Elemente-Methoden (FEM) auf Personal Computern (PC) positioniert. Hierzu wird das Programmpaket ZeuS kurz charakterisiert. Es läuft prinzipiell auf allen PCs, vom PC/XT bis zum aktuellen 32-Bit-PC mit 80486-Prozessor. Im einzelnen werden zunächst die physikalischen Phänomene wie Entstehen und Ausbreitung von Schockwellen oder Bildung von Trümmerwolken und Kratern geschildert. Für ein Aluminium-Teilchen (Durchmesser = 0,635 cm, Geschwindigkeit = 7 km/h) wird der Durchschlag durch eine dünne Aluminiumplatte (Dicke = 0,635 cm) und der Aufprall auf eine Aluminiumplatte berechnet. Hierzu werden die gewählten Netze durch die Anzahl der Knoten und der Elemente charakterisiert. Die Rechenzeiten liegen bei 38 min bzw. 90 min für einen COMPAQ-286-Computer bei 20 MHz und einem Beschleunigerboard. Wesentliche Ergebnisse sind grafisch dargestellt und werden mit Angaben aus der Literatur verglichen. (WST)
Numerical modeling of hypervelocity impact phenomena with desktop computers
Numerische Simulation von Hypergeschwindigkeitseinschlägen mit Personal Computern
Advances in Engineering Software ; 14 , 1 ; 77-84
1992
8 Seiten, 10 Bilder, 20 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
Phenomena resulting from hypervelocity impact
Engineering Index Backfile | 1965
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AIAA | 1965
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AIAA | 1988
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AIAA | 2005
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