杀伤爆破式战斗部辅助设计软件设计与开发(2)
4.6 本章小结 34
结论 36
致谢 37
参考文献 38
1绪论
1.1弹药辅助设计概述
弹药辅助设计是通过使用计算机仿真、数值模拟，来完成弹药战斗部的设计、弹道轨迹的调试、爆炸毁伤效应的测试，从而实现缩短弹药研制周期、降低资金消耗的目的一种辅助设计工具。
弹药要满足现代战争的要求就要不断地更新、研发。但是传统的弹药设计方法是设计人员根据指标要求进行多方案对比设计，再加工样机进行多方案对比实验，从中优选出满足指标的方案。如果不满足则重头再来，直至优选出满足指标的方案。整个过程耗费资金大而且周期长，而有仿真软件参与设计时，可直接进行多方案仿真对比分析，从中优选出满足指标的方案，整个过程可有效减少实验样本量及次数，从而降低资金消耗、缩短研制周期、加快弹药的研制进度[1]。所以，弹药辅助设计是现代弹药发展必不可少的工具。
弹药辅助设计包括使用LS-DYNA软件建立模型并进行有限元分析，通过改变破甲战斗部起爆点位置、炸高、药型罩锥角等参数，得到这些因素的调整对于破甲战斗部终点效应的影响规律[2]；通过研究平台的总体集成框架、数据支撑技术、全弹道优化设计流程控制与数据传递等关键技术，突破异步模式的SolidWorks二次开发技术[3]；采用动力学计算程序AUTODYN的数值模拟，分析了弹体内部炸药所受压力的变化规律及装药与壳体之间的相互作用[4]等等。
1.2 国内外发展状况
1.3 弹药辅助设计的发展趋势
目前，国内外的弹药辅助设计具有较大的针对性：或者是针对某种榴弹战斗部的设计、威力分析；或是关于战斗部的模型建立、结构参数的调整；或是战斗部破片威力分析；或是弹药对靶板的毁伤模拟等。因此要进行一个新的弹药设计时，首先要选择相应的弹药辅助设计软件，甚至在完成一个弹药的设计中需要多种弹药辅助软件的参与，这样会造成弹药设计的复杂性，增加研制周期。而弹药辅助设计确实具备众多优点，比如能使设计人员优化设计流程；缩短产品研制周期；方便得出仿真结果与实验结果对比，减少资金成本消耗等，并且在近几十年的弹药发展中占有重要作用。因此需要一款功能集中化的弹药辅助设计软件，能够独立的完成各种不同弹种模型的建立、战斗部结构参数的计算、内弹道的受力分析、外弹道的飞行轨迹模拟、爆炸的毁伤效应模拟、破片的杀伤威力分析以及相关特征参数的计算等。这也是国内外弹药辅助设计的发展趋势[15-16]。
所以本课题在于设计和开发一款功能较为全面的弹药辅助设计软件，不仅能够完成不同弹丸模型的建立、结构和飞行特征参数的计算，还能完成破片场、冲击波的计算等，使得弹药辅助设计软件的功能更加集中化、一体化，便于弹药设计人员的使用。
2 弹药建模模块
2.1 弹药建模思路
对于一个弹丸结构而言，其组成结构非常复杂，零部件很多，如战斗部、引信、投射部、导引部、稳定部等。为了便于建立各种结构的弹药模型，将弹丸整体划分为多个规则的基本体，如圆柱、圆台、半球台、空心圆柱、空心圆台、回转体等，通过这些基本体的组合得到完整的弹丸。建模完成后，分别计算组成弹丸各基本体特征参数，如体积、质心位置、转动惯量等，然后再根据组成弹丸整体的各个基本体的位置，计算出弹丸整体的特征参数如体积、质量、质心、转动惯量等，为后续的威力计算提供数据。
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