一种带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法技术

本发明专利技术公开了一种带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法，该构造方法包括：通过TrueGrid软件建立高能束预控弹体的模型，根据有限元软件的格式要求输出网格的节点和单元信息；提取网格模型文件中的节点数据和单元数据，将单元数据分为基体单元数据和预控区单元数据；按照预先设定的预控区中缺陷形成部位和缺陷占缺陷形成部位的体积比例，获取预控区中缺陷形成部位的单元数据和剩余的单元数据；随机删除缺陷形成部位的单元数据；通过数据合并形成符合要求的网格模型文件，得到带随机缺陷的高能束预控弹体的单元数据。上述构造方法可以在预控区生成可控的随机缺陷，完成高能束预控弹体的缺陷表征工作。能束预控弹体的缺陷表征工作。能束预控弹体的缺陷表征工作。

【技术实现步骤摘要】
一种带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法


[0001]本专利技术涉及预控破片战斗部有限元模型构造
，具体涉及一种带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法。

技术介绍

[0002]高能束按照预定轨迹将扫描区域的局部材料迅速加热到融化状态，冷却后的局部材料内部会形成一定比例呈无序、随机分布状态的缺陷。高能束刻槽是预控破片成型技术的一种，研究结果表明，高能束扫描区域的材料经历受热、熔融、凝固等过程，组织和力学性能与原始材料相比发生显著变化，其根部会形成一定比例呈无序、随机分布状态的缺陷，并且这些随机缺陷是导致断裂发生的重要因素，所以在高能束预控弹体的数值仿真研究中，需要建立含有随机缺陷的弹体有限元模型。
[0003]按目前可行性评估，高能束预控弹体建模过程繁琐、时间周期长，无法实现预控区域中缺陷的表征工作，后续的数值仿真研究难以推进。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法，该构造方法可以根据预控弹体的结构参数快速、准确地建立预控弹体有限元模型，在预控区生成可控的随机缺陷，完成高能束预控弹体的缺陷表征工作。
[0005]本专利技术采用以下具体技术方案：
[0006]一种带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法，高能束预控弹体包括基体和预控区，该构造方法包括以下步骤：
[0007]通过TrueGrid软件建立高能束预控弹体的模型，对模型的基体和预控区分别赋予不同的材料号并划分网格，根据有限元软件的格式要求输出网格的节点和单元信息；
[0008]提取网格模型文件中的节点数据和单元数据，根据材料号将单元数据分为基体单元数据和预控区单元数据；
[0009]按照预先设定的预控区中缺陷形成部位和缺陷占缺陷形成部位的体积比例，获取预控区中缺陷形成部位的单元数据和剩余的单元数据；
[0010]根据体积比例，随机删除缺陷形成部位的单元数据，得到缺陷形成部位中删除缺陷后的单元数据；
[0011]采用预控区中剩余的单元数据、缺陷形成部位中删除缺陷后的单元数据以及基体单元数据合并后的单元数据替换原始网格模型文件中的单元数据，形成符合要求的网格模型文件，得到带随机缺陷的高能束预控弹体的单元数据，完成带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型的构造。
[0012]更进一步地，通过TrueGrid软件建立高能束预控弹体的模型时，包括基体模型的建立和预控区模型的建立。
[0013]更进一步地，基体模型的建立过程具体包括以下步骤：
[0014]建立第一个破片网格模型；
[0015]计算出每一层破片的个数NPP和旋转角度AG，使用NPP
‑
1次复制功能，每次旋转角度AG建立出第一层破片；
[0016]利用破片的层与层之间的破片区域宽度K、单个破片长度PPL和预控弹体长度L计算出破片层数NOP以及移动距离DD，通过NOP
‑
1次复制和移动，每次移动的距离为DD，建立出完整的破片层；
[0017]采用复制、旋转、移动操作，建立出完整的基体其他区域，并将完整的基体其他区域与完整的破片层合并形成基体的有限元模型。
[0018]更进一步地，预控区模型的建立过程具体包括以下步骤：
[0019]建立第一个预控区网格模型；
[0020]计算出每一层预控区的个数NPP和旋转角度AG，使用NPP
‑
1次复制功能，每次旋转角度AG建立出第一层预控区；
[0021]利用破片的层与层之间的预控区域宽度K、单个破片长度PPL和预控弹体长度L计算出预控区层数NOP
‑
1以及移动距离DD，通过NOP
‑
2次复制和移动，每次移动的距离为DD，建立出完整的预控区有限元模型。
[0022]更进一步地，随机删除缺陷形成部位的单元数据，具体包括：
[0023]将缺陷形成部位的单元数据从头到尾依次读取到向量vector，并将每条单元数据的存储顺序记录于向量vector中；
[0024]根据向量vector的容量和缺陷占缺陷形成部位的体积比例，使用真随机数生成器，生成一组随机数据1～n，遍历向量vector中的所有元素，依次判断每一行元素的存储顺序值与生成的真随机数值是否相等，如果相等则将该存储顺序值处的元素值删除，继续判断下一个元素，否则将该存储顺序值处的元素值输出到out.txt文件，直到将vector中所有符合条件的元素值输出，得到缺陷形成部位中删除缺陷后的单元数据。
[0025]有益效果：
[0026]1、本专利技术提出了一种带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法，该构造方法采用TrueGrid软件建立预控弹体的模型，通过输入预控弹体结构参数即可生成初始网格模型，根据预先设定的预控区中缺陷形成部位和缺陷占缺陷形成部位的体积比例随机删除缺陷形成部位的单元数据，得到带有随机缺陷的预控弹体模型；因此，可以根据预控弹体的结构参数快速、准确地建立预控弹体有限元模型，在预控区生成可控的随机缺陷，完成高能束预控弹体的缺陷表征工作，通过修改预控弹体的结构参数和缺陷比例系数可以快速建立不同结构需求的有限元模型，方便对带随机缺陷的高能束预控弹体进行建模，提高建模的效率和准确性。
[0027]2、本专利技术的构造方法在随机删除缺陷形成部位的单元数据时，引入真随机数，确保在数据处理中不引入任何系统性的偏差或误差，模拟高能束扫描弹体过后弹体预控区中生成的缺陷呈无序、随机分布状态，同时，通过生成真随机数的数量，可以有效的实现对缺陷所占预控区比例的控制，缺陷的生成过程随机、可控，提高了预控弹体的结构强度和破碎分析准确性。
附图说明
[0028]图1为预控弹体采用高能束的加工示意图；
[0029]图2为预控弹体的部分剖视结构示意图；
[0030]图3为预控弹体的弹体长度和单个破片长度示意图；
[0031]图4为预控弹体的预控深度和预控宽度示意图；
[0032]图5为预控弹体的预控轨迹示意图；
[0033]图6为基体的结构示意图；
[0034]图7为预控区的结构示意图；
[0035]图8为基体和预控区的组合结构示意图；
[0036]图9为随机删除缺陷形成部位的单元数据的流程图；
[0037]图10为带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法的流程图；
[0038]图11为带随机缺陷的预控区模型；
[0039]图12为带随机缺陷的高能束预控弹体模型；
[0040]图13为菱形预控弹体的预控区模型；
[0041]图14为菱形预控弹体模型。
[0042]其中，1
‑
基体，2
‑
预控区，3
‑
缺陷，4
‑
高能束，5
‑
扫描区域，6
‑
预控破片，11
‑
基体第一区域，12<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型构造方法，高能束预控弹体包括基体和预控区，其特征在于，包括以下步骤：通过TrueGrid软件建立高能束预控弹体的模型，对模型的基体和预控区分别赋予不同的材料号并划分网格，根据有限元软件的格式要求输出网格的节点和单元信息；提取网格模型文件中的节点数据和单元数据，根据材料号将单元数据分为基体单元数据和预控区单元数据；按照预先设定的预控区中缺陷形成部位和缺陷占缺陷形成部位的体积比例，获取预控区中缺陷形成部位的单元数据和剩余的单元数据；根据体积比例，随机删除缺陷形成部位的单元数据，得到缺陷形成部位中删除缺陷后的单元数据；采用预控区中剩余的单元数据、缺陷形成部位中删除缺陷后的单元数据以及基体单元数据合并后的单元数据替换原始网格模型文件中的单元数据，形成符合要求的网格模型文件，得到带随机缺陷的高能束预控弹体的单元数据，完成带随机缺陷的高能束预控弹体数字化模型的构造。2.如权利要求1所述的构造方法，其特征在于，通过TrueGrid软件建立高能束预控弹体的模型时，包括基体模型的建立和预控区模型的建立。3.如权利要求2所述的构造方法，其特征在于，基体模型的建立过程具体包括以下步骤：建立第一个破片网格模型；计算出每一层破片的个数NPP和旋转角度AG，使用NPP
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1次复制功能，每次旋转角度AG建立出第一层破片；利用破片的层与层之间的破片区域宽度K、单个破片长度PPL和预控弹体长度L计算出破片层数NOP以及移动距离DD，通过NOP
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【专利技术属性】
技术研发人员：李梅，周鑫，蒋建伟，门建兵，王树有，刘世昱，孟启飞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：