[發(fā)明專利]一種密集破片穿甲能力估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610074776.7
• 申請(qǐng)日: 2016-02-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105740557B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李典;侯海量;朱錫;陳長(zhǎng)海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 方放

1.一種密集破片穿甲能力估計(jì)方法，包括建立破片群侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元模型步驟、判斷防護(hù)結(jié)構(gòu)穿透狀態(tài)步驟、確定穿透等效破片步驟以及確定未穿透等效破片步驟，其特征在于：

(1)建立破片群侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元模型步驟，包括下述子步驟：

(1.1)建立破片群有限元模型，包括設(shè)定單個(gè)破片形狀、單個(gè)破片幾何尺寸、破片材料、力學(xué)參數(shù)及彈塑性本構(gòu)模型、破片數(shù)量、破片間布局尺寸、單元類型、各破片撞擊初始速度和各著靶角；

(1.2)建立防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元模型，包括設(shè)定防護(hù)結(jié)構(gòu)型式、幾何尺寸、材料種類、力學(xué)參數(shù)及正交異性本構(gòu)模型、邊緣約束條件；

(1.3)均勻劃分網(wǎng)格，設(shè)定網(wǎng)格大小為芯層厚度的0.05～0.2倍，設(shè)定破片群與防護(hù)結(jié)構(gòu)接觸為面面侵蝕接觸，防護(hù)結(jié)構(gòu)為兩層面板或三層夾芯板時(shí)各層間采用面面自動(dòng)接觸；

(1.4)設(shè)定仿真配置信息，包括計(jì)算時(shí)間為500us、迭代時(shí)間步數(shù)，迭代時(shí)間步數(shù)1000步，CPU核數(shù)為4核、內(nèi)存分配4×10⁸字節(jié)；

(1.5)輸出建模信息，將其提交給非線性動(dòng)力學(xué)分析有限元程序進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完畢，進(jìn)行步驟(2)；

所述子步驟(1.1)～(1.5)均采用具有幾何建模、網(wǎng)格劃分、施加載荷功能的有限元建模商業(yè)軟件進(jìn)行；

(2)判斷防護(hù)結(jié)構(gòu)穿透狀態(tài)步驟，包括下述子步驟：

(2.1)利用有限元后處理軟件，分別讀取破片群中各破片加速度A_i-時(shí)間t變化歷程曲線和各破片速度V_i-時(shí)間t變化歷程曲線；

當(dāng)A_i小于加速度閾值X時(shí)，判斷是否V_i均小于速度閾值Y，是則進(jìn)行子步驟(2.2)；否則防護(hù)結(jié)構(gòu)已穿透，進(jìn)行子步驟(2.3)；

(2.2)判斷是否所有破片均在防護(hù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格范圍內(nèi)，是則防護(hù)結(jié)構(gòu)未穿透，進(jìn)行子步驟(2.4)；否則防護(hù)結(jié)構(gòu)臨界穿透，進(jìn)行子步驟(2.3)；

所述加速度閾值X為0.05m/s²～1m/s²，所述速度閾值Y為撞擊初始速度V₀的0.02～0.05倍；

(2.3)在破片群中選出速度最大的破片，其速度V_m，稱為最強(qiáng)穿透破片；進(jìn)行步驟(3)；

(2.4)利用有限元后處理軟件，通過(guò)顯示防護(hù)結(jié)構(gòu)各位置剖視圖，讀取各破片對(duì)防護(hù)結(jié)構(gòu)的侵徹深度H_i，在破片群中選出最大侵徹深度H_m的破片，稱為最大侵深破片，進(jìn)行步驟(4)；

(3)確定穿透等效破片步驟，包括下述子步驟：

(3.1)建立最強(qiáng)穿透破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型，包括過(guò)程(3.1.1)～(3.1.5)，分別與所述步驟(1)的子步驟(1.1)～(1.5)對(duì)應(yīng)相同，區(qū)別僅在于過(guò)程(3.1.1)中無(wú)需設(shè)定破片數(shù)量、破片間布局尺寸；過(guò)程(3.1.5)計(jì)算完畢，進(jìn)行子步驟(3.2)；

(3.2)利用有限元后處理軟件，分別讀取最強(qiáng)穿透破片加速度A_s-時(shí)間t歷程曲線和最強(qiáng)穿透破片速度V_s-時(shí)間t歷程曲線；當(dāng)A_s<X時(shí)，讀取最強(qiáng)穿透破片速度V_s；

(3.3)判斷是否V_s<V_m，是則進(jìn)行子步驟(3.4)，否則進(jìn)行子步驟(3.5)；

(3.4)重新建立最強(qiáng)穿透破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型，包括過(guò)程(3.4.1)～(3.4.5)，分別與所述子步驟(3.1)的過(guò)程(3.1.1)～(3.1.5)對(duì)應(yīng)相同，區(qū)別僅在于過(guò)程(3.4.1)中保持其他參數(shù)不變，將該最強(qiáng)穿透破片長(zhǎng)度增大0.1倍，得到增長(zhǎng)破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型；過(guò)程(3.4.5)計(jì)算完畢，進(jìn)行子步驟(3.2)；

(3.5)判斷是否V_s＝V_m，是則進(jìn)行子步驟(3.7)；否則進(jìn)行子步驟(3.6)；

(3.6)重新建立最強(qiáng)穿透破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型，包括過(guò)程(3.6.1)～(3.6.5)，分別與所述子步驟(3.1)的過(guò)程(3.1.1)～(3.1.5)對(duì)應(yīng)相同，區(qū)別僅在于過(guò)程(3.6.1)中保持其他參數(shù)不變，將該最強(qiáng)穿透破片長(zhǎng)度減短0.1倍；過(guò)程(3.6.5)計(jì)算完畢，進(jìn)行子步驟(3.2)；得到減短破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型；

(3.7)計(jì)算終止，讀取最強(qiáng)穿透破片長(zhǎng)度，將該長(zhǎng)度的最強(qiáng)穿透破片作為穿透等效破片，進(jìn)而得到穿透等效破片的幾何尺寸，從而破片群對(duì)該防護(hù)結(jié)構(gòu)的侵徹能力與該穿透等效破片侵徹能力等效相同；

(4)確定未穿透等效破片步驟，包括下述子步驟：

(4.1)建立最大侵深破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型，包括過(guò)程(4.1.1)～(4.1.5)，分別與所述子步驟(3.1)的過(guò)程(3.1.1)～(3.1.5)對(duì)應(yīng)相同，區(qū)別僅在于過(guò)程(4.1.5)計(jì)算完畢，進(jìn)行子步驟(4.2)；

(4.2)利用有限元后處理軟件，通過(guò)顯示防護(hù)結(jié)構(gòu)各位置剖視圖，讀取該最大侵深破片侵徹深度H_s；

(4.3)判斷是否H_s<H_m，是則進(jìn)行子步驟(4.4)，否則進(jìn)行子步驟(4.5)；

(4.4)重新建立最大侵深破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型，包括過(guò)程(4.4.1)～(4.4.5)，分別與所述子步驟(4.1)的過(guò)程(4.1.1)～(4.1.5)對(duì)應(yīng)相同，區(qū)別僅在于過(guò)程(4.4.1)中保持其他參數(shù)不變，將該最大侵深破片長(zhǎng)度增大0.1倍；過(guò)程(3.4.5)計(jì)算完畢，進(jìn)行子步驟(4.2)；得到增長(zhǎng)破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型；

(4.5)判斷是否H_s＝H_m，是則進(jìn)行子步驟(4.7)；否則進(jìn)行子步驟(4.6)；

(4.6)重新建立最大侵深破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型，包括過(guò)程(4.6.1)～(4.6.5)，分別與所述子步驟(4.1)的過(guò)程(4.1.1)～(4.1.5)對(duì)應(yīng)相同，區(qū)別僅在于過(guò)程(4.6.1)中保持其他參數(shù)不變，將該最大侵深破片長(zhǎng)度減短0.1倍；過(guò)程(4.6.5)計(jì)算完畢，進(jìn)行子步驟(4.2)；得到減短破片侵徹防護(hù)結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型；

(4.7)計(jì)算終止，讀取最大侵深破片長(zhǎng)度，將該長(zhǎng)度的最大侵深破片作為未穿透等效破片，進(jìn)而得到未穿透等效破片幾何尺寸，從而破片群對(duì)該防護(hù)結(jié)構(gòu)的侵徹能力與該未穿透等效破片侵徹能力等效相同。