申请/专利权人：郑州航空工业管理学院;北京工业大学

申请日：2023-12-20

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN117910295A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.07#实质审查的生效;2024.04.19#公开

摘要：本发明公开一种“竹笋”仿生结构弹体的穿甲威力预测方法及其仿真系统，其根据“竹笋”仿生结构弹体的硬区和软区参数获得高质量纯六面弹体网格模型，在此基础上，通过所建立“竹笋”仿生结构材料动态力学本构参数反演拟合数据，并采用有限元仿真反演自洽拟合静、动态压缩试验数据，从而快速耦合获取“竹笋”仿生结构弹体硬区和软区材料动态力学本构模型参数，开展弹靶工况仿真求解设置并采用非线性显式动力学模型求解获得弹靶侵彻有限元仿真模拟结果，通过有限元仿真软件的后处理器对仿真结果进行量化提取，从而可高效获取“竹笋”仿生结构弹体的靶板穿深、弹体剩余质量等穿甲威力量化指标参数；预测效率高，可有助于高效进行弹体穿甲威力预测。

主权项：1.一种“竹笋”仿生结构弹体的穿甲威力预测方法，其特征在于，其包括如下步骤：1根据“竹笋”仿生结构弹体的硬区和软区参数获得纯六面体“竹笋”仿生结构弹体网格模型；23D打印制备获得“竹笋”仿生结构弹体的硬区和软区材料的准静态压缩和单轴动态压缩试样；分别对试样进行准静态压缩和单轴动态压缩测试，得到“竹笋”仿生结构弹体硬区和软区材料的准静态及高应变加载下的工程应力-工程应变曲线数据；3利用Hypermesh软件的网格划分功能建立准静态压缩试样、上压头和下底座网格模型，并分别设置试样与上压头和下底座之间的接触，对上刚性板设置竖直向下的压头施加向下的位移载荷，下底座完全固定，从而建立准静态压缩有限元计算模型；利用Hypermesh软件的网格划分功能建立撞击杆、输入杆、动态压缩试样和输出杆网格模型，并分别设置撞击杆与输入杆，试样于输入杆和输出杆之间的接触，并给定撞击杆沿轴线方向初始速度撞击输入杆，从而构建得到单轴动态压缩有限元计算模型；根据步骤2得到的硬区和软区材料准静态压缩和单轴动态压缩试样试验测试得到的工程应力-工程应变曲线数据，选择考虑大变形和应变率相关的Johnson-Cook动态力学本构模型，并利用非线性显式动力学求解器开展“竹笋”非晶合金复合材料准静态压缩和单轴动态压缩有限元求解仿真，通过反演算法将有限元仿真获得的工程应力-工程应变曲线数据逼近试验测试对应数据，从而拟合获得能够用于后续弹靶侵彻仿真的硬区和软区材料的Johnson-Cook模型参数；4基于LS-Prepost软件，根据靶板幅面长、宽和厚度尺寸及其边界条件建立靶板疏密有致的有限元网格模型；5通过LS-Prepost软件导入步骤1获得的“竹笋”仿生结构弹体网格模型，并输入步骤3中所获得的硬区和软区材料的Johnson-Cook模型参数以及常规靶板材质Johnson-Cook动态力学本构模型参数后，即可获得弹靶仿真有限元模型；设置弹体工况条件并对弹靶模型设置对称边界约束条件，采用非线性显式动力学求解器进行“竹笋”仿生结构弹体侵彻靶板有限元仿真模拟，所述工况条件包括弹体着靶速度、求解器类型选择、求解时间；6通过LS-Prepost软件对步骤5的仿真结果进行量化分析，即可获取弹靶侵彻过程中不同时刻对应的应力仿真云图，弹体速度、动能随时间变化的曲线数据以及“竹笋”仿生结构弹体穿甲威力指标量化参数，所述穿甲威力指标量化参数包括靶板穿深、弹体剩余质量。

全文数据：

权利要求：

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