[发明专利]一种基于目标结构响应的动态炸点计算方法

说明书

本发明涉及一种基于目标结构响应的动态炸点分析计算方法，在不增加武器弹药动爆试验中目标毁伤效应测量内容的前提下，要求毁伤效应数值计算模型与实际目标效应物模型一致、加速度测点位置一致，加速度测点主要位于建筑或船舶的强力结构上，以减少应力波跨介质、跨构件传播。动态炸点分析方法主要是在实际与仿真计算模型一致的基础上，提取相同测点的实测和仿真加速度数据的特征参数，经过构造函数、遍历计算、对比分析等过程得到动态炸点。本发明有效解决建筑或船舶内部无法通过光学方法直接获取炸点位置的难题，最终为检验战斗部引战配合以及精确评估武器弹药的毁伤效能奠定基础。

技术领域

本发明属于爆炸电信号测量、目标毁伤效应仿真计算、毁伤评估技术领域，涉及一种基于目标结构响应的动态炸点分析计算方法。

背景技术

武器弹药的威力场可使用冲击波、破片等毁伤元的相关参量来表示，如冲击波超压、动压，破片密度、冲量等，这些参量可在战斗部的预置静爆试验中测量得到。在准确测量分析得到武器弹药威力场的基础上，可开展针对目标效应物的动态爆炸试验对其毁伤能力进行评估，进而摸清武器弹药的毁伤效能底数。动爆试验的特点是，武器弹药和目标较为明确，但武器弹药打击目标时爆炸的位置在一定范围内具有随机性。其中，在动爆试验中，可对目标效应物的破口、变形、应变、位移、速度、加速度等物理参量进行有效测量，而试验中的一个关键问题就是准确获取爆炸时的弹目交会位置，以便更好的检验战斗部引战配合以及精确评估武器弹药的毁伤效能。

当目标效应物为坦克、装甲车辆、驻停飞机等时，由于武器弹药的炸点位于目标外或者接触爆炸，可以通过适当场景的高速摄像等光学测量，结合双目或多目定位图像处理技术，准确得到炸点位置，其误差主要来自于光学测量设备的性能参数、双目或多目定位的算法及标定等方面，误差大小可控、可知，满足毁伤效能评估中炸点位置的输入要求，这种方式属于直接测量炸点位置。

当目标效应物是建筑或船舶时，一般使用侵爆或半穿甲类武器弹药，其炸点位于目标效应物内部，很难通过光学测量设备进行测量分析炸点位置，主要原因是：建筑房间或船舶舱室数量较多，考虑到武器弹药的命中精度及引战配合，动态试验中无法预先确认命中的房间或舱室，难以布设光学测量设备；当使用分布式光学测量设备布设在建筑或船舶每个房间或舱室中时，由于密闭空间内爆炸产生准静态压力并且光学设备离炸点较近，虽然一定程度上可以获取有效的数据，但冲击波、破片等毁伤元大概率会损毁光学设备，若光学测量设备是高速摄像机则成本太高且很难实时传输获取的图像数据，若光学测量设备是前置的普通高清摄像头则由于帧频较低导致精度达不到毁伤评估的要求。为了解决上述问题，本发明提出了一种基于目标结构响应的动态炸点分析计算方法，在考虑经济性的前提下实现高精度的炸点测量计算，属于间接测量方法。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于目标结构响应的动态炸点分析计算方法。技术方案包括三大模块，即毁伤效应测量、毁伤效应数值计算、动态炸点分析计算。

技术方案

一种基于目标结构响应的动态炸点分析计算方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、毁伤效应测量：根据弹药战技性能参数，动态试验前预判弹药的可能炸点位置，并依据相关力学原理在目标结构上布设多个加速度传感器，加速度传感器的采样频率大于200KHz；

步骤2、试验后炸点宏观位置判断：依据目标的宏观毁伤结果，判断炸点所处的舱室；

步骤3、毁伤效应数值计算：

根据目标结构建造图纸或者目标实物，对目标结构进行三维几何建模，对模型进行有限元网格划分，添加目标结构的材料属性、边界条件等；

对战斗部进行建模，设置爆炸求解的参数及战斗部运动约束条件；

设定某种弹药与目标的相对位置，建立侵爆弹药对目标毁伤的有限元数值计算模型；