一种基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法与流程

本发明属于侵爆战斗部设计，涉及战斗部侵彻混凝土，具体涉及一种基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法。

背景技术：

1、伴随着钻地武器的发展，对钻地武器战斗部侵彻效应计算和侵彻毁伤效果评估研究也在不断发展。钻地弹战斗部侵彻地下工事的过程的模拟仿真技术研究，可帮助侵彻战斗部、钻地武器总体设计以及对目标打击效果的评估，可有效降低武器研制和发展过程的成本，特别是实验成本。

2、对于侵彻战斗部打击坚固地面目标的侵彻毁伤计算方法有多种，包括解析法、实验法和数值模拟法研究。

3、解析法是指保持侵彻过程中的基本物理特性不变，抓住侵彻过程中的主要因素，依据侵彻体、靶体的几何、物理特性，提出合理的假设条件，建立简化的阻力计算模型，将侵彻体、靶体的复杂过程简化为简单的数学方程表达式，依据实验数据，对参数进行拟合，可给出特定工况下的计算结果，例如petry公式、别列赞公式、young公式等。这些公式一般只针对垂直侵彻无限厚靶、尖卵弹形，且含有若干难以确定的经验系数。可以看出经验公式针对的侵彻工况单一，计算误差较大，很难与实际应用过程复杂的工况结合。

4、实验法是通过将弹体加载至一定速度打击试验靶标，观察测量侵彻前后速度数据。实验法成本高、得到的数据少，一般只在战斗部最终的指标考核中应用。

5、数值模拟法是基于各种控制方程和守恒定律，如材料本构方程、能量方程、状态方程、失效准则、动量守恒方程、质量守恒方程等，根据时间点和离散的空间网格，对所有的控制方程求解，最终可以给出侵彻过程的完整信息。但数值模拟法的正确性、准确性对材料模型选择、计算算法和模型参数设置的依赖性较高，而其中计算算法和材料模型都需要投入大量的相关基础研究。目前数值模拟的计算算法主要依赖既有的大型商业软件，计算方法对于使用的技术人员是“黑匣子”，计算结果的正确性无法掌控，而且在建立模型阶段仍需要技术人员投入大量工作，计算阶段需要较高的硬件配置并较长的计算时间，且与实际试验结果需要进行对照校核模型建立、材料选择的正确性。

6、综上所述，目前缺少一种兼顾效率、准确性以及普遍工况适应性的战斗部侵彻坚固目标的计算方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法，解决了现有技术中的计算方法难以兼顾效率、准确性以及普遍工况适应性的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、一种基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法，该方法包括以下步骤：

4、步骤1，确定材料力学性能：

5、步骤101，材料力学性能测试。

6、步骤102，材料力学性能参数拟合。

7、步骤2，构建计算目标模型。

8、步骤3，模型划分网格。

9、步骤4，计算弹体和靶体的侵彻作用表面。

10、步骤5，运动和受力数据参量计算：

11、步骤501，计算1个时间步长内的数据参量。

12、步骤502，计算一段时间内的数据参量。

13、步骤6，计算过程停止或循环计算。

14、步骤7，计算结果查看。

15、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

16、(ⅰ)本发明的计算方法自主性高，可将材料测试结果作为输入，也可输入常用的材料模型，计算结果更加准确。

17、(ⅱ)本发明的计算方法使用简便，对硬件条件需求小，计算时间短，计算效率高。

18、(ⅲ)与传统的经验公式计算方法相比，本发明的计算方法输入的参数包括弹体结构、靶体结构、速度、着角、攻角、靶体强度等众多参数，能够计算各种工况下侵彻过程的计算，适应性较广，计算精度相对更高。

19、(ⅳ)与abaqus、ansys/ls-dyna和autodyn大型商业软件相比，本发明的计算方法的只用对弹体结构和靶体结构的表面进行离散化，建模过程相对简单，建模工作量小。大型商业软件需要进行结构体离散化，网格规模达到数百万以上，上述计算网格数量数万，对硬件条件需求小，计算时间短，计算效率高，对于弹体初始设计过程可快速进行迭代优化。

20、(ⅴ)本发明的计算方法简单易用，计算结果可靠，对于弹体初始设计可快速进行迭代优化。

21、(ⅵ)本发明的计算方法的仿真计算过程与物理过程契合度较好，具有较高的准确度。

技术特征：

1.一种基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法，其特征在于，步骤102中，所述的材料力学性能参数的广义形式为：

3.如权利要求1所述的基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法，其特征在于，步骤102中，所述的战斗部的弹体材料的拟合模型为应变率硬化模型、ohnson-cook模型、zerilli-armstrong模型或modified khan-huang模型；所述的靶体材料的拟合模型为hjc本构模型或tck本构模型。

4.如权利要求1所述的基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法，其特征在于，步骤6中，所述的计算过程停止的约束条件为至少满足以下条件之一：

技术总结
本发明提供了一种基于累积形变的战斗部侵彻混凝土计算方法，包括：步骤1，确定材料力学性能：步骤101，材料力学性能测试。步骤102，材料力学性能参数拟合。步骤2，构建计算目标模型。步骤3，模型划分网格。步骤4，计算弹体和靶体的侵彻作用表面。步骤5，运动和受力数据参量计算：步骤501，计算1个时间步长内的数据参量。步骤502，计算一段时间内的数据参量。步骤6，计算过程停止或循环计算。步骤7，计算结果查看。该方法自主性高，可将材料测试结果作为输入，也可输入常用的材料模型，计算结果更加准确。使用简便，对硬件条件需求小，计算时间短，计算效率高。

技术研发人员：李鹏飞,于海江,刘明喜,苟秋雄,郭洪福,张丁山
受保护的技术使用者：西安近代化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23