[发明专利]基于膛压时间序列的发射药燃烧模型参数反求方法

说明书

本发明公开一种基于膛压时间序列的发射药燃烧模型参数反求方法，涉及材料本构参数识别技术领域。该方法包括以下步骤：获取发射药燃烧模型中待求参数的样本值；将样本值输入至二维轴对称有限元仿真模型，得到输出结果；建立待求参数和输出结果之间的映射关系；获取射击试验中的实际膛压值和实际出膛速度；根据实际膛压值、实际出膛速度和映射关系，建立反求目标函数；根据反求目标函数，得到待求参数的最优值。本发明通过仅有的极少数次实际射击试验，二维轴对称有限元仿真模型以及计算反求方法，最终获取待求参数的最优值，能够大大减少试验次数和成本，且保证待求参数数据的准确性。

技术领域

本发明一般涉及材料本构参数识别技术领域，具体涉及基于膛压时间序列的发射药燃烧模型参数反求方法。

背景技术

随着科学技术的发展，尤其是发射药技术和数值仿真模拟技术的快速发展，极大的推进了射击过程中发射药参数以及结构等方面优化设计的发展。但是在优化设计的验证阶段，由于射击试验开展难度大、花费多且具有较大危险性，因此通常采用数值仿真模拟的方法来验证优化参数的准确性。国内外很多学者对于发射药的燃烧行为进行了广泛研究并构建了许多发射药的本构模型，其中比较典型的模型是发射药燃烧模型。然而，发射药燃烧模型中参数较多，且不易确定，因此，如何准确高效地获得这些发射药参数对于射击过程优化设计的研究有重要的理论意义和现实作用。

目前，发射药燃烧模型的有些参数可以通过试验手段确定，但是有些关键参数不能通过试验直接获取，需要进行大量的试验，再通过数据拟合获得一些关键参数。由于现有的射击试验开展难度大、试验设备限制以及具有危险性，在进行大量的射击试验时是非常费时耗力的。因此，我们提出一种基于膛压时间序列的发射药燃烧模型参数反求方法用以解决上述问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种有效减小试验次数，降低试验成本的基于膛压时间序列的发射药燃烧模型参数反求方法。

本发明提供一种基于膛压时间序列的发射药燃烧模型参数反求方法，包括以下步骤：

获取发射药燃烧模型中待求参数的样本值；

将所述样本值输入至二维轴对称有限元仿真模型，得到输出结果；所述输出结果包括：仿真膛压值，仿真出膛速度，仿真膛压最大值，以及所述仿真膛压最大值所在时间；

建立所述待求参数和所述输出结果之间的映射关系；

获取射击试验中的实际膛压值和实际出膛速度；所述实际膛压值由测压装置采集得到；所述实际出膛速度由高速摄像装置采集得到；

根据所述实际膛压值、所述实际出膛速度和所述映射关系，建立反求目标函数；

根据所述反求目标函数，得到所述待求参数的最优值。

根据本发明提供的技术方案，得到所述待求参数的最优值之后，还包括以下步骤：

将所述最优值输入至所述二维轴对称有限元仿真模型，得到仿真膛压值和仿真出膛速度；

根据所述仿真膛压值、所述仿真出膛速度、所述实际膛压值和所述实际出膛速度，计算误差值；

判断所述误差值处于第一预设范围时，则所述最优值为所述待求参数的最优取值。

根据本发明提供的技术方案，根据以下公式(一)计算误差值：

其中，δ为误差值，P为实际膛压值，P’为仿真膛压值，v为实际出膛速度，v’为仿真出膛速度，t₀为实际发射药点火时间，t为实际过程时间，t₀’为仿真发射药点火时间，t’为仿真过程时间。

根据本发明提供的技术方案，所述待求参数至少包括：生长参数、能量参数、点火速率参数和燃烧速率系数。