[发明专利]一种指定晶体含量的PBX材料细观结构建模方法

权利要求书

1.一种指定晶体含量的PBX材料细观结构建模方法，其特征在于：基于传统Voronoi模型，建立PBX材料的晶界平移算法，通过调整粘结剂的尺寸lc，生成指定晶体含量的PBX材料细观结构，该方法可以描述PBX材料晶粒间的粘结剂成分，为后续进行PBX细观结构分析提供模型输入。它包括如下步骤：

步骤1：确定PBX细观结构的二维模型边界范围，在此范围内，随机生成N个离散点，自动构建三角网，形成传统的Voronoi模型获取每个晶粒的顶点；

步骤2：定义偏移函数，给定粘结剂的初始宽度l_c，调整晶粒顶点，将其向中心点偏移，获取偏移顶点后的细观结构模型；

步骤3：计算晶体含量C，及其与目标晶体含量C₀的偏差σ；

步骤4：获取指定晶体含量PBX材料晶粒及其顶点坐标，确定最终l_c的数值(l_c＝l_c0)，在有限元软件中建立指定晶体含量的PBX炸药细观结构模型。

2.根据权利要求1所述的确定PBX细观结构的二维模型边界范围，其特征在于：在步骤1中设PBX材料细观结构在x轴、y轴的范围，x∈[X₀,X₁]，y∈[Y₀,Y₁]，其中X₀为该结构的左边界，X₁为该结构的右边界，Y₀为该结构的下边界，Y₁为该结构上边界。

3.根据权利要求1所述的形成传统的Voronoi模型，其特征在于：在步骤1确定的PBX细观结构二维模型边界范围内，随机生成N个离散点，其中N为PBX材料中的晶粒数量。由这些离散点自动构建三角网，计算每个三角形的外接圆圆心，寻找与三角形三边共边的相邻三角形，若存在，则把该三角形的外心与相邻三角形的外心连接，否则取最外边的中垂线射线作为晶粒边界，形成传统的Voronoi模型并提取每个晶粒的顶点。

4.根据权利要求1所述的调整晶粒顶点，将其向中心点偏移，其特征在于：在步骤2中定义偏移函数，其中定义偏移函数时，设晶粒某一顶点为A，相邻两个顶点分别为B和C；

①向量表示：

AB＝((x_B-x_A),(y_B-y_A))

AC＝((x_C-x_A),(y_C-y_A))

其中，x、y分别表示横纵坐标的数值。

②求两点之间的距离为：

③求AB和AC之间的角度：

AB·AC＝x_AB×x_AC+y_AB×y_AC

④求偏移的距离：

其中，l_c为晶界的宽度。

⑤求偏移的方向：

将向量AB、AC归一化：

偏移方向为：

⑥求偏移后的坐标：

偏移后的点为：

A′＝(x_A′,y_A′)。

5.根据权利要求1所述的计算晶体含量C，及其与目标晶体含量C₀的偏差σ，其特征在于：在步骤3中计算出在粘结剂的初始宽度l_c0下所生成模型的晶体含量C，其中，晶体含量C定义为

C＝A/S

其中A为晶粒面积和，S为模型总面积。

定义初始晶体含量C与目标晶体含量C₀的偏差σ为

式中，若偏差值小于0.01且大于-0.01，进入步骤4；若偏差值大于等于0.01，增大l_c0，返回步骤2继续计算；若偏差值大于等于-0.01，减小l_c0，返回步骤2继续计算。