[發(fā)明專利]一種基于LS-DYNA計(jì)算結(jié)果的破片定量信息自動(dòng)統(tǒng)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310376202.1
• 申請(qǐng)日: 2013-08-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103455669A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范群波;劉金濤;程興旺;才鴻年;王富恥;程煥武;范斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有限元數(shù)值模擬技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于LS-DYNA計(jì)算結(jié)果的戰(zhàn)斗部破片數(shù)量、質(zhì)量、速度等定量信息的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)方法。

背景技術(shù)

常規(guī)戰(zhàn)斗部在爆炸和侵徹過(guò)程中會(huì)形成大量高速飛散的破片。破片的定量信息對(duì)于分析評(píng)估自然破片戰(zhàn)斗部、預(yù)制破片戰(zhàn)斗部等破片殺傷戰(zhàn)斗部的使用效能以及指導(dǎo)設(shè)計(jì)其他應(yīng)用于爆炸、沖擊、侵徹等服役環(huán)境下的戰(zhàn)斗部結(jié)構(gòu)、防護(hù)結(jié)構(gòu)起著至關(guān)重要的作用。例如，高爆榴彈爆炸后形成具有一定初速度、形態(tài)大小不一的自然破片，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行侵徹殺傷。自然破片的數(shù)量、質(zhì)量和飛散速度是評(píng)估其威力的重要依據(jù)。再如，在高速/超高速條件下，彈丸侵徹靶板過(guò)程中會(huì)在靶板背面產(chǎn)生由彈丸碎裂破片和靶板崩落破片組成的殺傷力極強(qiáng)的二次破片，研究二次破片的定量信息對(duì)彈藥殺傷力預(yù)測(cè)、目標(biāo)易損性分析及裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等具有重要應(yīng)用及參考價(jià)值。不僅如此，破片的定量信息還可以用于研究戰(zhàn)斗部爆炸過(guò)程的細(xì)節(jié)和作用機(jī)制，從而為武器裝備優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。例如在反導(dǎo)戰(zhàn)斗部迎擊導(dǎo)彈的過(guò)程中,對(duì)導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部毀傷機(jī)理的研究急需解決破片的散布規(guī)律問(wèn)題，破片的速度，質(zhì)量，數(shù)量和碰撞傾角對(duì)其是否能有效毀傷來(lái)襲導(dǎo)彈有關(guān)鍵性影響。因此，形象、直觀、準(zhǔn)確、高效地得到高速飛散破片的定量信息，可以為計(jì)算彈丸殺傷威力、改進(jìn)彈丸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，具有十分重要的理論研究?jī)r(jià)值及工程應(yīng)用價(jià)值。

然而，目前國(guó)內(nèi)外尚未建立起高效、可靠的破片定量信息自動(dòng)統(tǒng)計(jì)方法。傳統(tǒng)采用實(shí)體實(shí)驗(yàn)的方法實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、花費(fèi)高，且具有一定的危險(xiǎn)性。而且戰(zhàn)斗部的作用過(guò)程短暫，爆轟驅(qū)動(dòng)過(guò)程復(fù)雜，材料在高速高壓條件下瞬變性強(qiáng)，傳統(tǒng)的“經(jīng)驗(yàn)公式+實(shí)驗(yàn)”的方法越來(lái)越難以對(duì)破片的飛行特性進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。近年來(lái)，數(shù)值模擬技術(shù)已廣泛應(yīng)用到戰(zhàn)斗部設(shè)計(jì)與性能評(píng)估中。相對(duì)于傳統(tǒng)的分析方法和經(jīng)驗(yàn)方法，數(shù)值仿真不僅能夠模擬介質(zhì)間的高速碰撞、相互作用、形變和斷裂等復(fù)雜過(guò)程，而且可以獲得清晰、連續(xù)變化的物理圖像和各種物理量的變化規(guī)律，得到的結(jié)果更加準(zhǔn)確，信息更豐富，因此在武器設(shè)計(jì)與性能評(píng)估方面具有不可替代的作用。但是通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算，雖然可以描述破片形成過(guò)程中的力學(xué)現(xiàn)象和所產(chǎn)生的宏觀破壞效應(yīng)，但卻并不能完整地描述各個(gè)時(shí)刻破片的數(shù)量、質(zhì)量和破片的飛散速度等定量信息。現(xiàn)有的LS-DYNA通用的后處理程序不能由計(jì)算結(jié)果自動(dòng)輸出破片數(shù)據(jù)文件來(lái)描述每個(gè)破片的大小和速度，對(duì)于戰(zhàn)斗部破碎形成的自然破片和侵徹生成的二次破片更沒(méi)有搜索識(shí)別的能力，限制了計(jì)算結(jié)果的的高效應(yīng)用，因此需要對(duì)軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理以獲得破片的詳細(xì)信息。北京航空航天大學(xué)通過(guò)SPH的方法模擬爆炸和沖擊中的破片，然后利用網(wǎng)格生成的方法重建破片場(chǎng)，統(tǒng)計(jì)破片的數(shù)量、速度、質(zhì)量等信息，但是對(duì)破片重建依賴于人為輸入的破片間距判據(jù)，人為因素的引入使得統(tǒng)計(jì)結(jié)果可能存在較大誤差；王鑠、李東陽(yáng)等人通過(guò)Lagrange方法生成破片場(chǎng)并利用二次開(kāi)發(fā)軟件對(duì)破片信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，但是破片識(shí)別過(guò)程中依賴于破片單元擁有4個(gè)共有節(jié)點(diǎn)的判斷關(guān)系，該判據(jù)可能導(dǎo)致某些屬于同一破片但未能擁有四個(gè)共有節(jié)點(diǎn)的破片單元在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中發(fā)生遺漏，影響了計(jì)算結(jié)果的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)LS-DYNA后處理程序中破片定量信息統(tǒng)計(jì)技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于LS-DYNA計(jì)算結(jié)果的破片定量信息自動(dòng)統(tǒng)計(jì)方法，可得到計(jì)算結(jié)果中各個(gè)破片的數(shù)量、質(zhì)量和速度，并可直接輸出為文本文件，用于戰(zhàn)斗部效能的評(píng)估，或者為戰(zhàn)斗部及防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供借鑒。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于LS-DYNA計(jì)算結(jié)果的破片定量信息自動(dòng)統(tǒng)計(jì)方法，首先基于LS-DYNA計(jì)算結(jié)果，重建破片數(shù)據(jù)文件：然后再破片搜索分組識(shí)別，賦予破片編號(hào)，其次統(tǒng)計(jì)各個(gè)破片的質(zhì)量，并將各破片質(zhì)量數(shù)據(jù)輸出到結(jié)果文件，最后統(tǒng)計(jì)各個(gè)破片的速度，并將各破片速度數(shù)據(jù)輸出到結(jié)果文件。

所述的重建破片數(shù)據(jù)文件采用以下方法：通過(guò)LS-PREPOST軟件觀察LS-DYNA計(jì)算結(jié)果，并提取關(guān)注時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)、單元信息;通過(guò)接口程序，將得到的節(jié)點(diǎn)、單元信息再導(dǎo)入ANSYS軟件中，重建關(guān)注時(shí)刻的破片場(chǎng)，并將節(jié)點(diǎn)速度加載，完成破片場(chǎng)的重建。