[發明專利]一種基于ISIGHT軟件的彈丸全彈道優化設計方法

有效

• 申請號: 201710446625.4
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107194111B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 魏志芳;劉偉;劉森林
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/04;G06F111/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于ISIGHT軟件的彈丸全彈道優化設計方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、確定彈丸全彈道綜合分析流程；

所述彈丸全彈道綜合分析包括：彈丸結構特征量分析、內彈道性能分析、結構強度校核、彈道性能分析、飛行穩定性分析和終點效應分析；

所述彈丸全彈道綜合分析流程具體包括：

S11、建立彈丸結構特征量計算模型；所述彈丸結構特征量包括彈重、重心位置、極轉動慣量和赤道轉動慣量；

S12、建立內彈道計算模型；所述內彈道計算模型用于根據槍械結構和彈藥裝填條件，分析彈丸在膛內運動時內彈道諸元的變化規律；

S13、建立彈丸強度校核計算模型；所述彈丸強度校核計算模型用于計算槍彈發射時彈丸所受的擠壓應力、剪應力及切向應力，并驗證其是否滿足預設的強度條件；

S14、建立外彈道計算模型；所述外彈道計算模型用于根據彈丸飛行時的質點外彈道特性，獲取質點外彈道的彈道諸元和彈道曲線；

S15、建立彈丸飛行穩定性計算模型；所述彈丸飛行穩定性計算模型用于計算旋轉彈丸的飛行穩定性；

S16、建立終點效應分析模型；所述終點效應分析模型用于衡量彈丸在目標區域的運動規律、對目標的作用機理及威力效應；

S17、確定彈丸全彈道綜合分析流程；

所述綜合分析流程為：依次執行彈丸結構特征量計算模型、內彈道計算模型、彈丸強度校核計算模型、外彈道計算模型、彈丸飛行穩定性計算模型以及終點效應分析模型；

S2、確定彈丸的基本結構，建立彈丸全彈道優化模型，并基于ISIGHT軟件確定所述優化模型的優化參數、優化目標以及優化約束條件；

所述彈丸的基本結構包括彈丸的外形尺寸、彈丸的元件尺寸以及元件材料；

其中，所述彈丸的外形尺寸設計包括彈丸全長、彈丸尾錐角、彈丸尾錐長度、彈丸圓柱部直徑、彈丸弧形底部直徑、彈丸弧形高度、彈丸弧形部半徑；

所述彈丸的元件尺寸設計包括彈丸殼內腔弧形高度、彈丸殼厚度、彈丸尖部圓弧半徑、彈丸尖部圓弧高度、彈丸殼內尖部圓弧半徑、彈丸殼內尖部圓弧高度、鋼芯圓柱部直徑、鋼芯弧形部圓心下移量、鋼芯弧形部半徑、鋼芯弧形部小端直徑、鋼芯弧形部高度；

所述彈丸彈殼和鋼芯的材料為鋼，鉛套的材料為鉛；

所述基于ISIGHT軟件確定所述優化模型的優化參數具體為：

基于ISIGHT軟件的DOE模塊，設置DOE模塊的目標響應、靈敏度分析因子、參數水平以及約束條件，確定靈敏度分析因子對彈丸全彈道綜合分析流程中各模塊的影響程度，并從中選擇出最終的優化參數；

所述基于ISIGHT軟件確定所述優化模型的優化參數進一步包括：

a)在DOE模塊中設置其目標響應為：

a1)選取最大膛壓、槍口速度作為內彈道計算模型的目標響應；

a2)將彈丸在空氣飛行過程中以最大彈道高、400米處射速作為外彈道計算模型的目標響應；

a3)以保證彈丸穩定飛行的膛線纏度設計要求、陀螺穩定因子作為彈丸飛行穩定性計算模型的目標響應；

a4)選取圓柱部承受壓應力和剪應力、彈丸殼切向應力作為彈丸強度校核計算模型的目標響應；

a5)將400米處射速作為終點效應分析模型的目標響應；

b)在DOE模塊中，將彈丸基本結構中的18個結構參數作為靈敏度分析因子；

c)在DOE模塊中設置其參數水平為：

彈丸全長、彈丸弧形高度及彈丸弧形部半徑相對初始值的變動范圍均設置為-10％～+10％，彈丸尾錐角參數范圍設置為60～90，其余14個結構參數相對初始值的變動范圍則設為-5％～+5％；

d)在DOE模塊中設置其約束條件為：

最大膛壓≤300Mpa、最大彈道高＜5.0m、最大膛線纏度η_max＞35，陀螺穩定因子Sg＞1、彈丸圓柱部承受壓應力σy＜30Kgf/mm²、彈丸圓柱部抗剪強度τ＜28Kgf/mm²、彈丸殼切向應力σ＜30Kgf/mm²；

所述最終的優化參數為：彈丸全長；彈丸弧形高度；彈丸圓柱部直徑；彈丸弧形底部直徑；彈丸弧形部半徑；彈丸尾錐長度；彈丸尾錐角；彈丸殼厚度；鋼芯圓柱部直徑；

S3、基于ISIGHT軟件定制全彈道優化設計流程，獲得全彈道綜合性能最優時的彈丸設計參數。