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专利号: 2018104573388
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多维角度破片散布侵彻的目标毁伤概率计算方法,其具体包括以下步骤:步骤1:基于弹丸炸点的空间位置参数,获得动态条件下破片场的飞散角度和破片场的破片概率分布密度函数;

步骤2:建立弹体坐标系(OXmYmZm)和目标坐标系(OXtYtZt),在所述弹体坐标系和目标坐标系中,将动态条件下的破片场划分为若干破片微元束;

步骤3:获得最初到达目标的破片微元束与最后到达目标的破片微元束的到达时间以及两个到达时间的时间间隔;在所述步骤3中,包括以下步骤:步骤S31,假设有效破片场呈圆锥体分布,设定圆锥体型的破片场的半径为R,爆炸瞬间产生的破片总数为N,距离弹丸炸点h处的破片场上的有效破片数为Nh,距离炸点h处的破片微元束上飞出的有效破片数为Sh,Φvr为第r枚破片的动态飞散角,f(Φvr)为破片场的概率分布密度函数,则有:在步骤S32中,计算弹丸破片的分布密度ρ(R,Φvr):

σvr为Φvr的均方根差, 为Φvr的数学期望;

在步骤S33中,设定弹丸速度为vm,破片初速度为vf0,弹丸破片撞击目标的速度为vft,炸点与目标之间的距离为r,碎片平均飞散角为Φ,第r枚破片的动态飞散角为Φvr,最初到达目标的破片微元束的到达时间t1和最后到达目标的破片微元束的到达时间t2分别为:步骤4:基于有限元分析原理,对目标划分易损舱段,并对易损舱段进行三维有限元单元划分,建立三维目标毁伤数学模型;在所述步骤4中,具体包括以下步骤:步骤S41,将目标进行简化和等效处理,具体地,是将目标简化成m个易损舱段;

步骤S42,对目标的各个易损舱段进行微分划分,将每个易损舱段的表面等效为由有限个三角形面元构成,每个三角形面元上存在有效易损区;

步骤5:获得作用在每个三角形面元的有效易损区的破片初始动能 以及作用在目标表面的有效破片初始动能ET;

步骤6:将每个破片视为一条射迹线,破片沿中心射线运动,根据射迹线的方向和目标的描述,判断微元束和构成目标表面的三角形面元的交会情况,由此获得破片微元束和目标的交会位置和交会时破片的速度;

步骤7:根据破片束和目标单一三角形面元的交会着角、交会时破片的速度以及交会破片数目,获得破片场对目标的毁伤概率。

2.根据权利要求1所述的基于多维角度破片散布侵彻的目标毁伤概率计算方法,其特征在于,在所述步骤5中,计算作用在目标表面的有效破片初始动能 以及整个目标面元的有效碎片初始动能ET的步骤包括:步骤S51,结合弹丸有效破片的质量M,计算作用在单个三角形面元的有效易损区的破片初始动能;

步骤S52,由于目标被等分为m个易损舱段,并且弹丸爆炸产生的破片场中的破片是均匀分布,因此,作用在目标表面的有效破片初始动能 可近似等效为:步骤S53,在弹丸碎片场撞击目标的整个过程中,整体目标所受到的撞击动能ET可通过在t1~t2时间间隔内对整个目标面元的有效碎片初始动能 进行积分计算得到,Φvr(t2)与Φvr(t1)分别是破片在t2和t1时的动态破片飞散角,具体计算公式如下:

3.根据权利要求1所述的基于多维角度破片散布侵彻的目标毁伤概率计算方法,其特征在于,在所述步骤6中,包括以下步骤:a.利用破片射迹线法判断破片与目标三角形面元是否有交点,具体地,在t=0时刻,破片所在位置为D点,破片射线与目标面元ABC所在平面交于点H;经过t1‑t0时间后,破片从D点运动至D1点,面元ABC运动至A1B1C1,此时面元所在平面与破片射线交于H1;若存在某个时刻*t使得D1与H1点重合,则说明破片会与面元所在平面有交点,通过破片运动轨迹即可求出该交点的坐标;

b.通过三角形面积法判断该点是否在三角形面元内,如果在面元内,则该点即为破片命中点;

c.通过破片速度方向向量、目标速度和面元方向向量,可以求得破片与三角形面元交会的着角姿态,在侵彻的情况下,获得破片侵彻目标表面三角形面元的侵彻角度和宽度,进而求出第i个有三角形面元内所受到的破片撞击动能。

4.根据权利要求1所述的基于多维角度破片散布侵彻的目标毁伤概率计算方法,其特征在于,在所述步骤7中,包括以下步骤:a.由弹丸破片动态飞散角和破片动态概率分布密度函数,求出作用在目标单一三角形面元的分布密度ρ(Φvr);

b.由于在爆炸瞬间产生的弹丸碎片总数为N,求出作用在目标单一三角形面元的有效弹丸碎片数目和弹丸破片对目标面元贡献的毁伤面积;

c.根据目标有限元模型,利用目标易损性舱段和单一三角形面元弹丸破片对目标面元贡献的毁伤面积,求出基于破片散布的多维角度目标侵彻毁伤概率函数。