复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法

1.本发明涉及杀爆弹威力场分析技术领域，更具体的说是涉及复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法。


背景技术：

2.在我国辽阔的大地上，地球陆地上分布的山地、高原、平原、丘陵、盆地等5种基本地形均有分布，这几种地形对于杀爆弹威力场的影响各不相同，一直以来，国内较少进行研究。目前，地形对杀爆弹威力场的影响主要针对水平地面、山地，尤其对水平地面的研究较为深入。但陡坡、斜坡等地形对杀爆弹威力场影响研究较少，并且大部分为定性分析。
3.因此，如何提供一种复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法，包括：
7.将复杂地形分为水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地；
8.模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹破片分布，得到复杂地形下破片着靶分布情况，对比分析不同地形下破片着靶分布情况；
9.模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响；
10.通过不同地形下破片着靶分布情况和不同地形下杀爆弹冲击波超压峰值影响实现复杂地形对杀爆弹威力场影响分析。
11.优选地，模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹破片分布具体过程为：
12.分别设置水平地面地形工况弹目交会参数、舒缓斜坡地形工况弹目交会参数、山顶台地地形工况弹目交会参数和山腰台地地形工况弹目交会参数；
13.基于水平地面地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建水平地面毁伤评估仿真模型，水平地面毁伤评估仿真模型基于水平地面地形工况弹目交会参数模拟水平地面对杀爆弹破片分布；
14.基于舒缓斜坡地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建舒缓斜坡毁伤评估仿真模型，舒缓斜坡毁伤评估仿真模型基于舒缓斜坡地形工况弹目交会参数模拟舒缓斜坡对杀爆弹破片分布；
15.基于山顶台地地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建山顶台地毁伤评估仿真模型，山顶台地毁伤评估仿真模型基于山顶台地地形工况弹目交会参数模拟山顶台地对杀爆弹破片分布；
16.基于山腰台地地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建山腰台地毁伤评估仿真
模型，山腰台地毁伤评估仿真模型基于山腰台地地形工况弹目交会参数模拟山腰台地对杀爆弹破片分布。
17.优选地，模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响具体包括：
18.分别建立水平地面模型、舒缓斜坡模型、山顶台地模型和山腰台地模型；
19.对水平地面模型、舒缓斜坡模型、山顶台地模型和山腰台地模型进行网格划分；
20.设置炸药材料模型、空气材料模型和地面材料模型；
21.基于炸药材料模型、空气材料模型、地面材料模型和网格划分后的水平地面模型模拟水平地面对杀爆弹冲击波超压峰值影响；
22.基于炸药材料模型、空气材料模型、地面材料模型和网格划分后的舒缓斜坡模型模拟舒缓斜坡对杀爆弹冲击波超压峰值影响；
23.基于炸药材料模型、空气材料模型、地面材料模型和网格划分后的山顶台地模型模拟山顶台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响；
24.基于炸药材料模型、空气材料模型、地面材料模型和网格划分后的山腰台地模型模拟山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响。
25.优选地，炸药材料模型炸药爆轰产物状态方程为：
[0026][0027]
η＝ρ/ρj[0028]
式中，p为爆轰压力；a、b、r1、r2为材料待定常数；ω是绝热指数的分数部分；ρ和ρj分别代表整体药剂燃料的综合密度及参考密度，e为爆轰产物单位质量药剂燃烧的内能。
[0029]
优选地，空气材料模型的状态方程为：
[0030]
材料现实密度，e为单位体积内能。
[0031]
本发明具有以下优点：
[0032]
1)根据杀爆弹威力场特性，首次提出将战场复杂地形分为水平地面、舒缓斜坡、山顶平台、山腰台地等4类典型地形。
[0033]
2)提出使用靶标破片着靶数量作为不同地形影响杀爆弹破片威力场的主要指标，分析、计算典型工况、地形下靶标破片着靶数量，总结复杂地形对杀爆弹破片分布影响规律。
[0034]
3)提出使用靶标各部分(网格)压力分布作为不同地形影响杀爆弹冲击波威力场的主要指标，分析、计算典型工况、地形下靶标各部分(网格)冲击波超压峰值。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
[0036]
图1附图为本发明提供的复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法流程图。
[0037]
图2附图为本发明提供的水平地面真实地形及其模型，图中，图2(a)表示水平地面真实地形，图2(b)表示水平地面地形模型。
[0038]
图3附图为本发明提供的舒缓斜坡真实地形及其模型，其中，图3(a)表示舒缓斜坡真实地形，图3(b)表示舒缓斜坡地形模型。
[0039]
图4附图为本发明提供的山顶台地真实地形及其模型，其中，图4(a)表示山顶台地真实地形，图4(b)表示山顶台地地形模型。
[0040]
图5附图为本发明提供的山腰台地真实地形及其模型，其中，图5(a)表示山腰台地真实地形，图5(b)表示山腰台地地形模型。
[0041]
图6附图为本发明提供的水平地面弹目交会场景图。
[0042]
图7附图为本发明提供的水平地面弹目交会侧视图和俯视图，其中，图7(a)为侧视图，图7(b)为俯视图。
[0043]
图8附图为本发明提供的水平地面地形典型工况下破片运动轨迹及着靶数量仿真示意图，其中，图8(a)破片中靶示意图,图8(b)靶标网格破片分布示意图。
[0044]
图9附图为本发明提供的舒缓斜坡弹目交会场景图。
[0045]
图10附图为本发明提供的舒缓斜坡弹目交会侧视图和俯视图，其中，图10(a)为侧视图，图10(b)为俯视图。
[0046]
图11附图为本发明提供的舒缓斜坡地形典型工况下破片运动轨迹及着靶数量仿真示意图，其中，图11(a)破片中靶示意图,图11(b)靶标网格破片分布示意图。
[0047]
图12附图为本发明提供的山顶台地弹目交会场景图。
[0048]
图13附图为本发明提供的山顶台地弹目交会侧视图和俯视图，其中，图13(a)为侧视图，图13(b)为俯视图。
[0049]
图14附图为本发明提供的山顶台地地形典型工况下破片运动轨迹及着靶数量仿真示意图，其中，图14(a)破片中靶示意图,图14(b)靶标网格破片分布示意图。
[0050]
图15附图为本发明提供的山腰台地弹目交会场景图。
[0051]
图16附图为本发明提供的山腰台地弹目交会侧视图和俯视图，其中，图16(a)为侧视图，图16(b)为俯视图。
[0052]
图17附图为本发明提供的山腰台地地形典型工况下破片运动轨迹及着靶数量仿真示意图，其中，图17(a)破片中靶示意图,图17(b)靶标网格破片分布示意图。
[0053]
图18附图为本发明提供的水平地面模型及其网格划分，其中，图18(a)表示水平地面模型，图18(b)为网格划分后的水平地面模型。
[0054]
图19附图为本发明提供的在水平地面中爆炸冲击波压力云图，其中图19(a)为爆炸初期，图19(b)为爆炸中后期。
[0055]
图20附图为本发明提供的水平地面不同测点处的压力云图。
[0056]
图21附图为本发明提供的山顶台地模型及其网格划分，其中，图21(a)表示山顶台地模型，图21(b)为网格划分后的山顶台地模型。
[0057]
图22附图为本发明提供的在山顶台地中爆炸冲击波压力云图，其中图22(a)为爆炸初期，图22(b)为爆炸中后期。
[0058]
图23附图为本发明提供的山顶台地不同测点处的压力云图。
[0059]
图24附图为本发明提供的山腰台地模型及其网格划分，其中，图24(a)表示山腰台地模型，图24(b)为网格划分后的山腰台地模型。
[0060]
图25附图为本发明提供的在山腰台地中爆炸冲击波压力云图，其中图25(a)为爆炸初期，图25(b)为爆炸中后期。
[0061]
图26附图为本发明提供的山腰台地不同测点处的压力云图。
具体实施方式
[0062]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0063]
本发明实施例公开了一种复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法，如图1所示，包括：
[0064]
将复杂地形分为水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地；
[0065]
模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹破片分布，得到复杂地形下破片着靶分布情况，对比分析不同地形下破片着靶分布情况；
[0066]
模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响；
[0067]
通过不同地形下破片着靶分布情况和不同地形下杀爆弹冲击波超压峰值影响实现复杂地形对杀爆弹威力场的影响分析。
[0068]
在本实施例中，在水平地面中，杀爆弹爆心和靶标中心均处于平整的地面。以靶标朝向矢量为基础，以弹靶的相对位置和距离为变量展开计算，如图2所示，图2(a)表示水平地面真实地形，图2(b)表示导入损伤评估仿真模型的水平地面地形模型。图中黑色线代表从三维数字地图中提取的地表网格，蓝线代表根据真实地表网格拟合的计算辅助平面。
[0069]
在舒缓斜坡地形中，如果杀爆弹爆心和靶标中心之间处于相对较为平整的地面，并且周围没有障碍物阻挡(对冲击波产生反射)，即可在威力场计算中将该地形表面处理为简单平面。以此平面方向矢量为基础，以弹靶的相对位置和距离为变量展开计算，如图3所示，图3(a)表示舒缓斜坡真实地形，图3(b)表示舒缓斜坡地形模型。图中的黑色曲线代表从三维数字地图中提取的地表网格，蓝线代表根据真实地表网格拟合的计算辅助平面。
[0070]
在丘陵和山地，为了布设相关装备，通常采用在山顶开辟台地的方式进行阵地构筑，如图4所示，这种地形特征是杀爆弹、靶标及其连线附近的地表在威力场计算中，基于靶标(在台地上投影的中心)和杀爆弹(弹头和地表的接触点)的连线，确定代表山顶台地的平面、和山顶相切的平面，以这两个平面为辅助面进行威力场模型的推演。其中，图4(a)表示山顶台地真实地形，图4(b)表示山顶台地地形模型。
[0071]
在丘陵和山地地形中，如果杀爆弹爆心、靶标中心连线之间的地形有凹陷，对破片飞散和冲击波的传播产生影响，如图5所示，可以将地表简化为两个相交的平面。此种工况与山顶台地工况类似，不同之处在于：“地形对冲击波的影响规律有所不同，在此工况中，杀爆弹和靶标的上下位置对计算方法没有影响。之所以称其为“山腰台地”地形，是因为杀爆弹、靶标之间的凹陷导致冲击波自杀爆弹向靶标传播，冲击波会在杀爆弹“对面”的上坡发
生反射，进而影响到靶标。
[0072]
在本实施例中，进一步分析水平地面对杀爆弹破片分布：
[0073]
设置水平地面地形工况弹目交会参数，具体的，典型杀爆弹破片威力场在水平地面地形计算工况为：坡度α为0
°
、杀爆弹地面着角β为70
°
、杀爆弹爆心距地面0.6m、弹目距离d为15m、杀爆弹与靶标方位角相同，且弹目中心点连线平行于水平地面；
[0074]
基于水平地面地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建水平地面毁伤评估仿真模型，水平地面毁伤评估仿真模型按照上述水平地面地形工况弹目交会参数模拟水平地面对杀爆弹破片分布，其弹目交会场景如图6所示，弹目交会侧视图与俯视图如图7(a)和7(b)所示。
[0075]
水平地面地形对杀爆弹破片分布影响仿真计算结果如图8所示。其中，图8(a)破片中靶示意图中，红色射线为上靶破片运动轨迹、黑色射线为未上靶破片运动轨迹。图8(b)靶标网格破片分布示意图中，各网格不同颜色代表着靶破片数量，纯蓝色网格代表没有着靶破片。经分析计算，靶标模型各网格共有149枚破片着靶。
[0076]
在本实施例中，进一步分析舒缓斜坡对杀爆弹破片分布：
[0077]
设置舒缓斜坡地形工况弹目交会参数，具体的，典型杀爆弹破片威力场在舒缓斜坡地形计算工况为：坡度α为30
°
、杀爆弹地面着角β为70
°
、杀爆弹爆心距地面0.6m、弹目距离d为15m、杀爆弹与靶标方位角相同，且弹目中心点连线平行于斜坡。
[0078]
基于舒缓斜坡地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建舒缓斜坡毁伤评估仿真模型，舒缓斜坡毁伤评估仿真模型基于上述舒缓斜坡地形工况弹目交会参数模拟舒缓斜坡对杀爆弹破片分布，其弹目交会场景如图9所示，弹目交会侧视图与俯视图如图10(a)和10(b)所示。
[0079]
舒缓斜坡地形对杀爆弹破片分布影响仿真计算结果如图11所示。其中，图11(a)破片中靶示意图中，红色射线为上靶破片运动轨迹、黑色射线为未上靶破片运动轨迹。图11(b)靶标网格破片分布示意图中，各网格不同颜色代表着靶破片数量，纯蓝色网格代表没有着靶破片。经分析计算，靶标模型各网格共有88枚破片着靶。
[0080]
在本实施例中，进一步分析山顶台地对杀爆弹破片分布：
[0081]
设置山顶台地地形工况弹目交会参数，具体的，典型杀爆弹破片威力场在山顶台地地形计算工况为：坡度α为30
°
、杀爆弹地面着角β为70
°
、杀爆弹爆心距地面0.6m、弹目距离d为15m、杀爆弹与靶标方位角相同。
[0082]
基于山顶台地地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建山顶台地毁伤评估仿真模型，山顶台地毁伤评估仿真模型基于上述山顶台地地形工况弹目交会参数模拟山顶台地对杀爆弹破片分布；其弹目交会场景如图12所示，弹目交会侧视图与俯视图如图13(a)和13(b)所示。
[0083]
山顶台地地形对杀爆弹破片分布影响仿真计算结果如图14所示。其中，图14(a)破片中靶示意图中，红色射线为上靶破片运动轨迹、黑色射线为未上靶破片运动轨迹。图14(b)靶标网格破片分布示意图中，各网格不同颜色代表着靶破片数量，纯蓝色网格代表没有着靶破片。经分析计算，靶标模型各网格共有0枚破片着靶。
[0084]
在本实施例中，进一步分析山腰台地对杀爆弹破片分布：
[0085]
设置山腰台地地形工况弹目交会参数，具体的，假设典型杀爆弹破片威力场在山
腰台地地形计算工况为：坡度α为30
°
、杀爆弹地面着角β为70
°
、杀爆弹爆心距地面0.6m、弹目距离d为15m、杀爆弹与靶标方位角相同。
[0086]
基于山腰台地地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建山腰台地毁伤评估仿真模型，山腰台地毁伤评估仿真模型基于山腰台地地形工况弹目交会参数模拟山腰台地对杀爆弹破片分布。其弹目交会场景如图15所示，弹目交会侧视图与俯视图如图16(a)和16(b)所示。
[0087]
山腰台地地形对杀爆弹破片分布影响仿真计算结果如图17所示。其中，图17(a)破片中靶示意图中，红色射线为上靶破片运动轨迹、黑色射线为未上靶破片运动轨迹。图17(b)靶标网格破片分布示意图中，各网格不同颜色代表着靶破片数量，纯蓝色网格代表没有着靶破片。经分析计算，靶标模型各网格共有37枚破片着靶。
[0088]
在本实施例中，基于上述实施例，对比分析不同地形下破片着靶分布情况，相同弹药战斗部、靶标、弹目交会的情况下，4类典型地形条件下着靶破片数量比为149：88：0：37。
[0089]
综上所示，地形对于靶标上破片分布的影响主要体现在当战斗部爆炸后，地形会遮挡相当一部分的破片，当弹靶同时处于同一平面内时，连线平行于地面时(即平地上)对战斗部破片分布影响是最小的，而当弹目并不在同一平面内时，如弹打击点在平地，靶标在斜坡上时，影响稍大。当靶标与弹不处于同一平面内，当弹目连线与水平面夹角小于90
°
时，影响较大。当靶标与弹处于同一平面内但平面与水平面有夹角时，影响更大，而当靶标与弹不处于同一平面内，弹目连线之间有地形隆起时，此时靶标上的着靶数最小，影响最大。
[0090]
基于上述分析方法，靶标毁伤效果评估时，在相同弹药战斗部、靶标、弹目交会条件，4类地形条件下靶标着靶破片数量或比例，根据战场需要，可快速计算靶标毁伤概率或换算成毁伤概率比例。
[0091]
在本实施例中，进一步描述水平地面对杀爆弹冲击波超压峰值影响：
[0092]
(1)首先建立水平地面模型并进行网格划分，具体为：
[0093]
首先空气域构建为长20m，宽3m，高1m的长方体，炸药是棱长为26.4cm的正方体，地面为15m，宽1m，厚度为0.2m的长方体，水平地面包括在空气域中，其中tnt炸药处于地面长的3m处，且其轴线与地面夹角为90
°
，即垂直。为了模拟水平地面，将地面设定为无反射边界的状态。
[0094]
使用ls-dyna软件划分网格，划分网格时的尺寸为5cm，整体数值模拟计算的地面模型及其网格划分如图18(a)和图18(b)所示。
[0095]
(2)炸药炸轰产物状态方程
[0096]
在数值模拟各类炸药的引爆时主要基于c-j模型。c-j模型为炸药模型。与弹药威力相关的炸药材料参数如下表1(数值以tnt炸药为例)所示。
[0097]
表1tnt炸药材料相关参数
[0098]
ρ(kg/m3)p
cj
(gpa)d(m/s)a(gpa)b(gpa)r1r2ω1630276930373.73.2314.150.950.35
[0099]
其中，ρ为材料密度；p
cj
为cj点处的爆轰压力；d为爆炸速度；a，b，r1，r2为材料待定常数；ω是绝热指数的分数部分。
[0100]
炸药引爆点火时间取决于爆轰速度d及炸药单元形心与炸点之间的距离，使用下列关联作用式，来体现内能的守恒方程与爆炸流场内组分的质量、动量之前的关系，即：
数值7.2e5 2.1e114.25e82.1e100.013.2e7 [0123]
上表中，mid—材料编号；
[0124]
ro—密度；
[0125]
e—弹性模量；
[0126]
pr—泊松比；
[0127]
tlimit—初始抗拉极限；
[0128]
slmit—抗剪极限；
[0129]
fough—断裂韧度；
[0130]
sreten—剪切保持力；
[0131]
visc—体积粘性；
[0132]
fra—钢筋截面配筋率；
[0133]
e-rf—钢筋弹性模量；
[0134]
ys-rf—钢筋屈服应力；
[0135]
eh-rf—钢筋硬化模量；
[0136]
fs-rf—钢筋失效应变；
[0137]
sigy—屈服应力。
[0138]
在ls-dyna软件中，设置好上述各项参数和各类条件，此时得到了k文件，在文本编辑器中修改计算所需关键字，然后使用求解器进行计算。最后使用后处理软件进行结果的查看与分析。地面爆炸冲击波压力如图19(a)和19(b)所示。
[0139]
由上图可知，压力云图较好描述了冲击波在真实地面上传播的过程，由图19(a)也可以得知，当炸药爆炸后产生了冲击波，并且在爆心处出现了明显的开坑，炸药爆炸作用在地面上的能量大部分在抛掷土石的过程中被消耗掉。同样选取距离爆心2～6m不等距离的测点，观察其压力图，如图20所示。由图可知，地面反射的缘故致使初始爆炸冲击波在极短时间内发生骤增，其反射波在爆炸中心就与入射波发生融合。具体的不同测点处的超压峰值如下表所示：
[0140]
表3水平地面不同测点处的超压峰值
[0141]
2m1.42mpa3m1.05mpa4m0.2mpa5m0.14mpa6m0.05mpa
[0142]
在本实施例中，进一步描述舒缓斜坡对杀爆弹冲击波超压峰值影响：
[0143]
在舒缓斜坡地形中，由于弹目在同一平面内，且冲击波的传播不受重力影响，所以与水平地面爆炸的传播规律相同，在此不再重述。
[0144]
在本实施例中，进一步描述山顶台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响：
[0145]
(1)首先建立山顶台地模型并进行网格划分，具体的：
[0146]
设定空气域系尺寸为12*5*8的长方体，单位为m。炸药的质量为30kg tnt，将长方体的的其中一顶点设置为坐标原点，tnt形状设置为棱长为26.4cm的正立方体，地面包括在空气域中，其中炸药处于距离山顶处5m处，且其轴线与地面垂直，为了模拟真实地面，将地
面设置为无反射边界条件。
[0147]
同样还是使用ansys/ls-dyna软件，因此工况下的曲面地形无法进行网格划分，故将此工况模型简化。山顶台地的模型和其网格划分如图21(a)和图21(b)所示。
[0148]
(2)炸药材料及参数设置
[0149]
(3)空气材料模型及参数设置
[0150]
(4)地面材料模型及参数设置
[0151]
其中步骤(2)-(4)与水平地面中的设置一致，在此不再重述。
[0152]
在ansys/ls-dyna软件中，设置好上述各项参数和各类条件，此时得到了k文件，在文本编辑器中修改计算所需关键字，然后使用求解器进行计算。最后使用后处理软件进行结果的查看与分析。山顶台地地形下冲击波压力云图如图22(a)和图22(b)所示。
[0153]
观察图22(a)和(b)表明，冲击波在此地形工况下的传播被较好的展现，当炸药爆炸后产生了冲击波，且在爆心处出现了明显的开坑，炸药爆炸作用在地面上的能量大部分在抛掷土石的过程中被消耗。这种情况与上文舒缓斜坡地形类似。同样选取离爆心2m、3m、4m、5m、6m的位置，值得注意的是，距离爆心3m处的位置恰好处于交线位置，观察其压力图，如下图23所示：
[0154]
由图23可知此地形工况下冲击波传播过程较为复杂，冲击波在地面经过反射后，反射波和入射波的相互作用形成入射冲击波，冲击波阵面的形状由球形变成类椭圆形，当传播到距离爆心4m处附近时，坡度地形会反射冲击波在斜坡上形成高压区，故在距离爆心4m处的超压峰值时最大的，而此时距爆心3m，5m处相对是低压区，压力差形成了稀疏波，稀疏波即会从高压区开始向低压区进行传播，直至空气流动相对稳定，稀疏波消失，坡上压力随入射波中压力逐渐衰减，直至为零。而出现负压的主要原因是在建模时空气域包裹住了山体，爆炸后冲击波会绕过山体，环流与地面发生了马赫反射，因此出现比较弱的平面波和马赫波共同作用的情况，所以各个测点均出现了负压的持续。值得注意的是，在真实情况下，并不会出现负压的情况。数值仿真很好的说明了冲击波在此地形工况下的传播过程。各个测点的正超压峰值如下表所示：
[0155]
表4山顶台地不同测点处的正超压峰值
[0156]
2m0.23mpa3m0.46mpa4m0.52mpa5m0.68mpa6m0.13mpa
[0157]
在本实施例中，进一步描述山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响：
[0158]
(1)首先建立山腰台地模型并进行网格划分，具体的：
[0159]
设定空气域系尺寸为12*5*8、单位为m的长方体形态，单位为m。炸药的质量为30kg tnt，长方体的的其中一顶点设置为坐标原点，tnt形状设置为棱长为26.4cm的正立方体，地面包括在空气域中，其中炸药处于距离交线处5m处，且其轴线与打地面垂直，为了模拟真实地面，将地面设置为无反射边界条件。
[0160]
同样还是使用ls—dyna软件，进行网格划分，其中网格大小为10cm，建立好的模型以及网格划分如图24(a)和图24(b)所示。
[0161]
(2)炸药材料及参数设置
[0162]
(3)空气材料模型及参数设置
[0163]
(4)地面材料模型及参数设置
[0164]
其中步骤(2)-(4)与水平地面中的设置一致，在此不再重述。
[0165]
在ansys/ls-dyna软件中，设置好计算所需的各项参数和各类条件，此时得到了k文件，在文本编辑器中修改计算需要的关键字，然后使用求解器进行计算。最后使用后处理软件进行结果的查看与分析。山腰台地地形下爆炸冲击波压力云图如图25(a)和图25(b)所示：
[0166]
由上图可知，图25(a)和(b)比较好的展现了杀爆弹在爆炸后在此地形工况下传播的过程，在炸药爆炸后产生了冲击波，且在爆心处出现了明显的开坑，炸药爆炸作用在地面上的能量大部分在抛掷土石的过程中被消耗。这种情况与上文山腰台地类似。同样选取离爆心2m、3m、4m、5m、6m的位置，值得注意的是，距离爆心3m处的位置恰好处于交线位置，观察其压力图，如图26所示：
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由图26可以看出，山腰台地地形对冲击波传播的影响较为复杂，冲击波在地面经过反射后，反射波和入射波相互作用形成入射冲击波，冲击波阵面的形状由球形变成类椭圆形，当传播到5m附近时，坡度地形会反射冲击波在坡上形成了高压区，冲击波压力云图也可看出距离爆心5m处的超压峰值时最大的。而此时距爆心4m和6m处相对来说就是低压区，压力差产生了稀疏波，稀疏波会从高压区开始向低压区进行传播直到空气流动较为稳定，稀疏波消失，坡上压力随入射波中压力逐渐衰减，直至为零。而出现负压的主要原因是在建模时空气域包裹住了山体，爆炸后冲击波会绕过山体，环流与地面发生了马赫反射，所以发生比较弱的平面波和马赫波共同作用的情况，所以各个测点均出现了负压的持续。需要留意，在真实工况下，并不会出现负压的情况。数值仿真很好的说明了冲击波在此地形工况下的传播过程。各个测点的正超压峰值如下表所示：
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表5山腰台地不同距离处的超压峰值
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本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法，其特征在于，包括：将复杂地形分为水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地；模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹破片分布，得到复杂地形下破片着靶分布情况，对比分析不同地形下破片着靶分布情况；模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响；通过不同地形下破片着靶分布情况和不同地形下杀爆弹冲击波超压峰值影响实现复杂地形对杀爆弹威力场影响分析。2.根据权利要求1所述的复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法，其特征在于，模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹破片分布具体过程为：分别设置水平地面地形工况弹目交会参数、舒缓斜坡地形工况弹目交会参数、山顶台地地形工况弹目交会参数和山腰台地地形工况弹目交会参数；基于水平地面地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建水平地面毁伤评估仿真模型，水平地面毁伤评估仿真模型基于水平地面地形工况弹目交会参数模拟水平地面对杀爆弹破片分布；基于舒缓斜坡地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建舒缓斜坡毁伤评估仿真模型，舒缓斜坡毁伤评估仿真模型基于舒缓斜坡地形工况弹目交会参数模拟舒缓斜坡对杀爆弹破片分布；基于山顶台地地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建山顶台地毁伤评估仿真模型，山顶台地毁伤评估仿真模型基于山顶台地地形工况弹目交会参数模拟山顶台地对杀爆弹破片分布；基于山腰台地地形模型、典型战斗部模型与靶标模型构建山腰台地毁伤评估仿真模型，山腰台地毁伤评估仿真模型基于山腰台地地形工况弹目交会参数模拟山腰台地对杀爆弹破片分布。3.根据权利要求1所述的复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法，其特征在于，模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响具体包括：分别建立水平地面模型、舒缓斜坡模型、山顶台地模型和山腰台地模型；对水平地面模型、舒缓斜坡模型、山顶台地模型和山腰台地模型进行网格划分；设置炸药材料模型、空气材料模型和地面材料模型；基于炸药材料模型、空气材料模型、地面材料模型和网格划分后的水平地面模型模拟水平地面对杀爆弹冲击波超压峰值影响；基于炸药材料模型、空气材料模型、地面材料模型和网格划分后的舒缓斜坡模型模拟舒缓斜坡对杀爆弹冲击波超压峰值影响；基于炸药材料模型、空气材料模型、地面材料模型和网格划分后的山顶台地模型模拟山顶台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响；基于炸药材料模型、空气材料模型、地面材料模型和网格划分后的山腰台地模型模拟山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响。4.根据权利要求3所述的复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法，其特征在于，炸药材料模型炸药爆轰产物状态方程为：
η＝ρ/ρ
j
式中，p为爆轰压力；a、b、r1、r2为材料待定常数；ω是绝热指数的分数部分；ρ和ρ
j
分别代表整体药剂燃料的综合密度及参考密度，e为爆轰产物单位质量药剂燃烧的内能。5.根据权利要求3所述的复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法，其特征在于，空气材料模型的状态方程为：其中，p为空气压力，γ为绝热指数，ρ0为空气材料的初始密度，ρ为空气材料现实密度，e为单位体积内能。

技术总结
本发明公开了一种复杂地形对杀爆弹威力场影响分析计算方法，包括：将复杂地形分为水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地；模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹破片分布，得到复杂地形下破片着靶分布情况，对比分析不同地形下破片着靶分布情况；模拟水平地面、舒缓斜坡、山顶台地和山腰台地对杀爆弹冲击波超压峰值影响；通过不同地形下破片着靶分布情况和不同地形下杀爆弹冲击波超压峰值影响实现复杂地形对杀爆弹威力场影响分析。分析。分析。


技术研发人员：易华辉 王长安 张笑瀛 周巍 张旭 张奥卓 陈钰禛 张贤
受保护的技术使用者：西安工业大学
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/20