[發明專利]一種彈丸高速沖擊擠進阻力快速獲取方法

有效

• 申請號: 201811481524.1
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109697309B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 王亮寬;第五強強;馬佳佳;孫耀東
• 申請（專利權）人: 西北機電工程研究所
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/23;G06N3/0499;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 祁恒

本發明屬于彈丸運動分析技術領域，具體涉及一種彈丸高速沖擊擠進阻力快速獲取方法。該方法以有限元方法進行擠進過程仿真所得結果為樣本，利用自適應RBF(徑向基函數)神經網絡構建代理模型，從而實現不同初始擠進速度下彈丸高速沖擊擠進阻力的快速計算。該方法既可以保留數值仿真的完整性和計算精度，又可以大幅縮短整體求解時間，提高科學研究效率和科學性。

技術領域

本發明屬于彈丸運動分析技術領域，具體涉及一種彈丸高速沖擊擠進阻力快速獲取方法。

背景技術

彈丸擠進過程是一個瞬態、非線性的動力學過程，彈丸與身管之間的作用機理非常復雜，影響彈丸擠進過程的因素非常多。通常情況下，彈丸擠進過程可描述為：隨著彈底壓力的增大，彈丸開始運動，以一定的初始速度擠入身管膛內，由于彈帶直徑比身管內膛的陽線直徑略大，故彈帶是逐漸擠進膛線的，擠進過程中阻力不斷增加，當彈帶完全擠進膛線后，阻力達到最大值，此時彈帶被磨出溝槽并與膛線吻合，即完成擠進過程。

上世紀90年代，俄羅斯的奧波科夫最先對彈丸的擠進過程進行研究，采用炮管擠壓彈丸，通過實驗觀察得到的彈丸滑移線建立平衡方程，近似計算了瞬態接觸應力，給出了彈丸擠進阻力的近似計算方法，并較為系統地闡述了彈丸擠進問題求解的數值方法和分析方法。

隨后，美國的Siewert在研究小口徑彈丸擠進過程時，利用準靜態試驗手段，測得了小口徑子彈(M80)的擠進阻力，并指出子彈結構、坡膛錐度及彈管之間的潤滑條件等與擠進阻力是非線性關系。

近年來，國內相關學者開始從不同方面對彈丸擠進過程進行研究。張喜發、盧興華等圍繞火炮身管內膛線損傷條件下內彈道性能變化規律，針對彈丸擠進壓力問題，分析了彈帶擠進膛線運動，建立了彈丸擠進壓力數學模型，討論了影響擠進過程的各個因素，說明了各種彈帶結構彈丸擠進壓力的計算方法。孫河洋等人借助MSC.Patran軟件建立彈丸和身管的參數化模型，運用MSC.Dytran軟件仿真了彈帶擠進坡膛的過程，計算并分析了彈帶與坡膛的接觸變形。南京理工大學樊黎霞在研究身管的基礎上，注意到彈丸擠進過程中膛線壓痕的形成和變形過程對彈丸形狀有較大影響，進而會影響武器系統的設計精度，隨后利用ABAQUS軟件，數值模擬了鉛芯彈丸的擠進過程。

目前，研究彈丸擠進過程及擠進阻力獲取方法主要有理論分析法、數值模擬法和試驗法。擠進阻力的理論分析模型主要有線性函數模型、分段線性函數模型、內彈道勢平衡理論等，這些模型大都以試驗數據為依據，通過簡單的數據擬合獲得擠進阻力與彈丸行程的關系。該模型只能大致反映擠進過程，粗略獲得擠進阻力，同時由于理論分析模型往往會引入較多的假設，實驗研究表明，假設的瞬時擠進過程所得的分析結果與實際情況有較大差距。數值模擬是現代科學研究不可或缺的技術手段，ANSYS/LS-DYNA是兵器行業進行數值仿真的主要工具，其內置140多種材料動態模型和40多種接觸類型，特別適合求解非線性結構的非線性動力沖擊問題，同時具有多種殼體、實體單元和多種材料模型，可以精確描述內彈道中彈丸的結構和受力狀態，且針對不同的計算場合具有不同的適用算法。但是由于其對復雜問題的計算時間長，對同一問題的不同狀態需要多次計算，在工程實際中往往很難接受。試驗法是最直接、最有效的獲取彈丸擠進阻力的方法，但是由于彈丸擠進過程一般都是毫米量級，對測量設備和測量精度要求較高，而且試驗法往往耗費巨大，一般工程項目難以承受。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明提出一種彈丸高速沖擊擠進阻力快速獲取方法，以解決彈丸擠進過程數值模擬耗時長的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提出一種彈丸高速沖擊擠進阻力快速獲取方法，該方法包括如下步驟：

步驟1、建立彈丸擠進模型，確定彈丸尺寸、材料，身管坡膛和線膛形式；

步驟2、確定彈丸擠進阻力及擠進偏差的計算方法，采用對稱罰函數處理不同結構的表面接觸問題；