本发明涉及高速冲击事件中等效目标靶厚度计算领域,特别是一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法。
背景技术:
1、在进行高速冲击试验时,对一些先进复合材料或者高性能金属材料进行大量抗冲击试验研究成本昂贵,同时试验周期长,因此需要采用普通金属等效靶替代目标靶进行试验并确定冲击性能。
2、目前,有部分研究中采用数值拟合的方法进行,等效靶厚度确定,靶板等效方法研究、战斗损伤仿真中的等效靶与破片终点速度研究、不同侵彻速度下陶瓷复合装甲等效均质钢靶板的建立,有通过加筋条尺寸和外物尺寸确定等效靶厚度的方法,但方法局限于加筋板,并且只能计算板状子弹冲击加筋板的等效靶厚度。
3、相比于本发明提出的方法,以上处理方法只能对有限数据进行拟合,或者依赖于子弹的尺寸和靶板结构。除此之外,内爆载荷下加筋舱壁等效厚度计算方法采用等质量等效目标靶的方法,不同冲击位置的等效厚度具有较大差异,该方法对同一质量不同结构设计的目标靶等效厚度计算结果一致,无法体现材料组分和结构差异性对抗冲击性的影响。
4、所以亟需一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题,本申请提供了一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法,建立了等效靶厚度与外物初速度的直接关系,推导目标靶和等效靶的理论剩余能量公式,达到更为合理且准确的预测能力。
2、在本申请,提供了一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法,包括以下步骤:
3、s1、采用 lambert-jonas公式对目标靶的剩余速度进行预测,得到外物的冲击速度与剩余速度之间关系;
4、s2、根据外物的冲击速度与剩余速度之间关系计算冲击目标靶的外物剩余能量;
5、s3、通过数值模型建立等效靶剩余能量与等效靶厚之间关系;
6、s4、采用残余能量相似性准则结合步骤s1-s3,得到等效靶厚与冲击速度关系;
7、s5、根据等效靶厚与冲击速度关系理论计算有等效厚度曲线,将等效厚度曲线与的数值仿真的目标靶和等效靶离散值进行对比,得到目标靶等效厚度确定方法的准确度。
8、优选地,s1中外物的冲击速度与剩余速度之间关的表达式为:
9、;
10、其中, a和 p是通过最小二乘法获得的最佳拟合经验常数,弹道极限速度 v bl为外物穿透靶板的最低速度;
11、通过冲击试验得到外物冲击速度和穿透后的剩余速度,得到 a、 p和 v bl值。
12、优选地,s2中根据外物的冲击速度与剩余速度之间关系计算冲击目标靶的外物剩余能量的具体内容为:
13、当 v i远大于 v bl时,;
14、式中 v i为外物初始速度, e r,c是外物穿透目标靶后外物的剩余能量;
15、冲击目标靶的外物剩余能量的表达式为:;
16、其中,目标靶剩余能量相关系数 c a可以通过拟合得到,也可以通过公式 c a=0.5 a 2 m计算得到。
17、优选地,s3中等效靶剩余能量与等效靶厚之间关系的表达式为:
18、;
19、其中, h e为等效靶厚度, b和 k为等效靶板剩余能量相关系数,其中 b= b( v i)和 k= k( v i)是外物初始速度 v i的函数;
20、采用相同外物对等效靶进行冲击仿真计算,获得不同等效靶厚与外物剩余能量的关系;
21、通过最小二乘法得到 b( v i)与 k( v i)表达式,获得函数中 b a, b b和 b c以及 k a和 k b的值;
22、优选地,s4中等效靶厚与冲击速度关系的表达式如下:
23、。
24、综上所述,本发明的一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法,相比传统高速冲击事件中等效目标靶厚度计算技术,具有以下优势:
25、1.基于剩余能量等效方法,建立目标靶的剩余能量计算公式,同时确定等效靶参数剩余能量相关系数 b= b( v i)和 k= k( v i)的表达式;
26、2.本方法建立了等效靶厚度与外物初速度的直接关系;
27、3.本方法在计算等效靶板厚度时,公式中不含外物子弹的任何几何参数,只需要试验或者有限元计算的少量结果便可拟合公式中未知参数;
28、4.本方法相对于传统等效靶厚度拟合公式,推导出了目标靶和等效靶的剩余能量与等效厚度理论公式,具有较为合理且准确的预测能力。
29、下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法,其特征在于,s1中外物的冲击速度与剩余速度之间关的表达式为:
3.根据权利要求1所述的一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法,其特征在于,s2中根据外物的冲击速度与剩余速度之间关系计算冲击目标靶的外物剩余能量的具体内容为:
4.根据权利要求1所述的一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法,其特征在于,s3中等效靶剩余能量与等效靶厚之间关系的表达式为:
5.根据权利要求1所述的一种新的外物高速冲击事件中等效目标靶厚度的计算方法,其特征在于,s4中等效靶厚与冲击速度关系的表达式如下:
