[发明专利]基于数值仿真的卫星防护结构弹道极限自动获取方法

权利要求书

1.一种基于数值仿真的卫星防护结构弹道极限自动获取方法，其特征在于，首先由用户建立工作目录和防护结构模型k文件，并将撞击仿真头文件和防护结构模型k文件拷入工作目录下，然后填写弹道极限自动获取配置文件，开始通过以下步骤进行弹道极限自动获取：

步骤一、自动建模：伺服程序根据当前要创建的仿真模型的关键参数和配置，生成建模脚本，之后调用前处理软件以后台批处理方式读取生成的建模脚本并执行建模操作，最后整理输出仿真模型k文件；所述的关键参数和配置包括：所要建立的空间碎片和防护结构的几何模型以及其物理特性，撞击条件和约束条件，仿真配置信息；所述的空间碎片采用弹丸模型；

步骤二、自动仿真计算：直接在DOS下以批处理方式启动LS-dyna求解器并以命令方式输入配置选项，对仿真模型k文件进行计算，并根据仿真模型k文件中的配置，以固定的时间间隔输出d3plot结果文件；

步骤三、自动仿真结果提取：伺服程序调用后处理软件以后台批处理方式读取d3plot结果文件，得到d3plot结果文件中的结果数据；所述的前处理软件和后处理软件都带有命令模式与后台批处理模式；

步骤四、自动仿真终止判断：对步骤三得到的结果数据进行判断，看结果是否稳定，如果结果稳定，结束当前仿真，继续执行步骤五；如果结果不稳定，则继承该结果，通过LS-dyna求解器的重启动技术转步骤二执行；

步骤五、自动极限状态判断：读取当前步骤三得到的结果数据，以图形显示撞击过程和当前状态，如果空间碎片临界穿透防护结构，则直接获得极限点，转步骤七执行，否则继续执行步骤六；

步骤六、自动极限直径搜寻：建立方程：y=f(x)，其中，x是正实数，表示弹丸直径，y表示穿透状态，y的值是0或1，其中0表示未穿透，1表示穿透；用半值法求解函数f，给定初始值x1和x2，且x1<x2，并且确保初始的f(x1)=0，f(x2)=1，令x=(x1+x2)/2，计算f(x)，如果f(x)=0则令x1=x，如果f(x)=1则令x2=x；再令x=(x1+x2)/2计算f(x)，以此类推，直到|x1-x2|<a，收敛公差a取为有限元网格模型的单元边长或者SPH无网格模型的粒子间距，此时，获得的弹丸的极限直径就是当前的(x1+x2)/2；其中，SPH表示光滑粒子流体动力学；

步骤七、更新撞击速度和弹丸直径，重复步骤一到步骤六，获得所需要的极限点数量后，伺服程序调用工程数学分析软件matlab计算引擎进行绘图和拟合操作，生成弹道极限曲线和方程。

2.根据权利要求1所述的卫星防护结构弹道极限自动获取方法，其特征在于，所述的弹道极限自动获取配置文件，包含了与弹道极限点搜寻相关的参数，包括：工作目录、相关k文件的文件名、自动极限直径搜寻的两个初始值x1和x2、收敛误差a、以及前后处理软件以及LS-dyna求解器的批处理接口程序的路径和程序名。

3.根据权利要求1所述的卫星防护结构弹道极限自动获取方法，其特征在于，步骤一中所述的仿真模型k文件，包括三部分：撞击仿真头文件、防护结构模型k文件和动态生成参数k文件；所述的撞击仿真头文件是被预先设定的，针对仿真冲击碰撞问题提供了设定方法和设定参数，包含仿真配置信息以及弹丸的部件、弹丸模型算法和弹丸材料信息；所述的防护结构模型k文件包含防护结构的几何信息、材料信息和防护结构模型的算法；所述的动态生成参数k文件，由伺服程序动态生成，记载每次仿真需要更新的参数，包括撞击速度和弹丸直径。

4.根据权利要求1或2所述的卫星防护结构弹道极限自动获取方法，其特征在于，步骤一所述的前处理软件和步骤三所述的后处理软件为LS-prepost、ANSYS或者Truegrid。