一种爆炸冲击波对固定目标毁伤能力的快速评估方法与流程

本发明属于爆炸冲击波毁伤效应评估领域，尤其涉及一种爆炸冲击波对固定目标毁伤能力的快速评估方法。

背景技术：

在爆炸冲击波毁伤效应评估领域，科学地评估爆炸冲击波对目标的毁伤能力，对于各类爆破战斗部的研制、已装备杀伤武器的威力评估和性能评价具有重要的工程应用价值。此外，研究爆炸冲击波毁伤效应评估对于重点建筑物、桥梁、重点目标的结构设计与安全防护提供科学的参考。

爆炸冲击波毁伤能力方面主要是通过做实验获取冲击波超压值，然后进行理论建模，最后得出毁伤准则，进而计算毁伤能力。但是该方法耗费的人力和物力巨大，并且实验条件复杂。

技术实现要素：

为了计算爆炸冲击波对固定目标的毁伤能力，本发明的目的在于提供一种爆炸冲击波对固定目标毁伤能力的快速评估方法，旨在解决现有方法耗费的人力和物力巨大，并且实验条件复杂等问题。

本发明是这样实现的，一种爆炸冲击波对固定目标毁伤能力的快速评估方法，该方法包括以下步骤：

s1、对参数进行初始化，包括给定爆炸冲击波毁伤有效杀伤半径r、目标参数的长l、宽w、高h以及计算精度ε；

s2、对爆炸冲击波形成的有效体积进行离散，并确定该有效体积与固定目标的相交体积vv-s；

s3、对爆炸冲击波涉及的固定目标进行离散，并确定该固定目标与有效体积的相交体积vs-v；

s4、根据所述相交体积vv-s、相交体积vs-v确定最终相交体积v，根据所述最终相交体积v评估爆炸冲击波对固定目标的毁伤能力e。

优选地，在步骤s2中，通过蒙特卡洛的方法随机产生m＝1/ε个点对爆炸冲击波形成的有效体积进行离散；其中，v表示对爆炸冲击波形成的有效体积进行离散产生的随机点，i表示对爆炸冲击波形成的有效体积进行离散产生的第i个随机点i＝1,2,...,m。

优选地，在步骤s2中，所述相交体积vv-s为：

其中，为计算m个点中，既在爆炸冲击波有效体积中又在固定目标中点的数量。

优选地，在步骤s3中，通过蒙特卡洛的方法随机产生m个随机点将固定目标离散化；其中，s是对固定目标离散化产生的随机点，j是对固定目标离散化产生第j个的随机点。

优选地，在步骤s3中，所述相交体积vs-v为：

其中，为计算m个点中，既在六面体中又在球体中点的数量。

优选地，在步骤s4中，所述最终相交体积v为相交体积vv-s与相交体积vs-v之和的平均值；所述爆炸冲击波对固定目标的毁伤能力为：

其中，vt为固定目标的体积。

本发明克服现有技术的不足，提供一种爆炸冲击波对固定目标毁伤能力的快速评估方法，首先利用拟蒙特卡洛法的基本原理是在三维空间中生成分布均匀的随机序列点，然后计算相互作用体之间的共同作用点，最后利用统计学的方法计算不规则体积。显然当蒙特卡洛法生成的点越快且分布越均匀时，计算得到的体积越接近真实值。本发明计算得到的相交体积不仅能够满足任意精度的要求，还能够快速地给出球体和六面体任意地相交体积。

相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明计算得到的爆炸冲击波对固定目标的毁伤能力能够满足任意精度的要求；

(2)本发明能够快速地给出球体和六面体任意地相交体积。

附图说明

图1是本发明评估方法的流程图；

图2本发明实施例中球体和六面体的相交情况；

图3本发明实施例中相交体积计算结果与离散点的变化关系；

图4本发明实施例中相交体积计算结果的绝对误差和相对误差与离散点的变化关系。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种爆炸冲击波对固定目标毁伤能力的快速评估方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

s1、参数初始化

给定爆炸冲击波毁伤有效杀伤半径r、固定目标参数的长l、宽w、高h以及计算精度ε。

s2、对爆炸冲击波形成的有效体积进行离散，并确定该有效体积与固定目标的相交体积vv-s

在步骤s2中，利用蒙特卡洛的方法随机产生m个点这些点满足：

其中为爆炸冲击波形成的有效体积的中心坐标；v表示对爆炸冲击波形成的有效体积进行离散产生的随机点，i表示对爆炸冲击波形成的有效体积进行离散产生的第i个随机点i＝1,2,...,m。

根据步骤s2，计算m个点中，既在爆炸冲击波有效体积中又在固定目标中点的数量即，计算m个点中满足下式的数量：

则此时相交体积vv-s为：

s3、对爆炸冲击波涉及的固定目标进行离散，并确定该固定目标与有效体积的相交体积vs-v

在步骤s3中，利用蒙特卡洛的方法随机产生m个点将固定目标离散化，并且这些点满足：

其中(xo,yo,zo)为固定目标的中心坐标；s是对固定目标离散化产生的随机点，j是对固定目标离散化产生第j个的随机点。

根据步骤s3，计算m个点中，既在六面体中又在球体中点的数量即，计算m个点中满足下式的数量：

则此时相交体积vs-v为：

s4、根据所述相交体积vv-s、相交体积vs-v确定最终相交体积vt，根据所述最终相交体积v评估爆炸冲击波对固定目标的毁伤能力e

根据步骤s2和步骤s3，计算最终的球体和六面体的相交体积v：

此时，爆炸冲击波对固定目标的毁伤能力为：

e＝v/vt＝(vv-s+vs-v)/2vt(8)

其中，vt为固定目标的体积。

实施例2

假设爆炸冲击波的有效作用体积为球体，其半径为r＝2，圆心坐标为则该球体的函数为：

进一步假定固定目标为六面体，其参数为：

利用matlab软件绘制上述球体与六面体的相交图形，如图2所示。可见，球体被全部包围在六面体中，则相交体积为球体的体积，根据球体体积的计算公式有：

下面利用本发明的方法计算相交体积，并分别利用绝对误差和相对误差计算本发明所提方法的精度：

此处需要说明，在利用本发明计算相交体积时，设定精度范围为ε＝[1/80000,1/10000]，则离散点数m＝[10000,80000]，分别离散化球体和六面体，最终得到相交体积的计算结果与离散点数量的关系如图3所示，相应的绝对误差和相对误差如图4所示。

从图3和图4可知，当离散点数量m＝50,000，相交体积为ve＝33.4780，对应的误差为

此时，估计结果误差较小，跟真实的相交体积比较接近。

进一步计算m＝50,000时爆炸冲击波对固定目标的毁伤能力

显然，本发明可以快速的计算爆炸冲击波对固定目标的毁伤能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。