用于防弹复合结构的仿真分析方法及装置与流程

本发明涉及防弹复合结构设计，尤其涉及一种用于防弹复合结构的仿真分析方法及装置。

背景技术：

1、防弹复合结构可以吸收来自外部冲击物的能量，从而使冲击物在完全穿透该防弹复合结构之前停止。

2、现有技术中，通过有限元仿真分析手段研究防弹复合结构的防弹机理，但实际现象中的冲击单元对防弹复合结构的冲击过程比较复杂，当前的仿真分析手段不能很好地复现冲击单元对防弹复合结构的多种冲击现象，影响防弹仿真分析结果的准确性。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的至少一个方面的技术问题，本发明提供一种用于防弹复合结构的仿真分析方法，可以在防弹仿真分析过程中，准确复现冲击单元与防弹复合结构之间的冲击现象，提高防弹仿真分析结果的准确性。

2、本发明第二方面提供一种用于防弹复合结构的仿真分析装置。

3、具体技术方案如下：

4、本发明第一方面实施例提供一种用于防弹复合结构的仿真分析方法，包括：

5、建立防弹复合结构有限元模型及冲击单元有限元模型，其中，所述防弹复合结构有限元模型包括抗冲击层有限元模型及缓冲层有限元模型；

6、将所述抗冲击层有限元模型转换为抗冲击层流体粒子模型，将所述冲击单元有限元模型转换为冲击单元流体粒子模型；

7、建立所述抗冲击层流体粒子模型与所述缓冲层有限元模型之间的连接关系，建立所述缓冲层有限元模型中的子缓冲层之间的连接关系；

8、定义所述抗冲击层流体粒子模型与所述冲击单元流体粒子模型之间的第一接触算法为，定义所述缓冲层有限元模型与所述冲击单元流体粒子模型之间的第二接触算法，定义所述缓冲层有限元模型中的子缓冲层之间的第三接触算法；

9、分别定义所述抗冲击层流体粒子模型、所述缓冲层有限元模型及所述冲击单元流体粒子模型的参数和仿真分析控制参数；

10、提交数据并进行计算。

11、根据本发明第一方面实施例提供的用于防弹复合结构的仿真分析方法，将光滑粒子流体动力学方法和有限单元法耦合在一起，对防弹复合结构的防弹仿真分析。具体地，首先建立防弹复合结构有限元模型和冲击单元有限元模型，其中，防弹复合结构有限元模型包括抗冲击层有限元模型及缓冲层有限元模型，然后将抗冲击层有限元模型转换为抗冲击层流体粒子模型，将冲击单元有限元模型转换为冲击单元流体粒子模型，将抗冲击层流体粒子模型与缓冲层有限元模型进行连接，在缓冲层有限元模型中，其子缓冲层之间也建立连接，此时完成整个仿真分析模型的建立过程，进一步地，定义抗冲击层流体粒子模型与冲击单元流体粒子模型之间的第一接触算法，定义缓冲层有限元模型与冲击单元流体粒子模型之间的第二接触算法，定义缓冲层有限元模型中的子缓冲层之间的第三接触算法，然后确定抗冲击层流体粒子模型的参数及仿真分析控制参数，确定缓冲层有限元模型的参数及仿真分析控制参数，确定冲击单元流体粒子模型的参数及仿真分析控制参数，这样，结合前述抗冲击层流体粒子模型、缓冲层有限元模型、冲击单元流体粒子模型之间的属性关系、连接关系、模型参数、仿真分析控制参数及计算算法等数据信息，并将上述过程中的数据信息提交后进行仿真分析计算。上述过程中，抗冲击层流体粒子模型中的流体粒子可以复现抗冲击层碎裂冲击单元及抗冲击层碎裂时的碎片运动现象，冲击单元流体粒子模型可以复现冲击单元碎裂时残留剩余的碎片运动现象，抗冲击层流体粒子模型与冲击单元流体粒子模型同属于粒子模型，因此可以直接进行粒子接触计算，提高计算效率，缓冲层有限元模型接触计算后可以复现缓冲层受冲击后的变形、凹陷、分层失效等现象，缓冲层有限元模型与冲击单元流体粒子模型之间进行接触计算后，可以复现冲击单元对缓冲层的多级冲击效果。应用本发明实施例提供的用于防弹复合结构的仿真分析方法，可以在防弹仿真分析过程中，准确复现冲击单元与防弹复合结构之间的冲击现象，提高防弹仿真分析结果的准确性。

12、根据本发明的一个实施例，所述建立防弹复合结构有限元模型及冲击单元有限元模型的步骤，包括：

13、确定所述抗冲击层有限元模型中的冲击区域和非冲击区域；

14、分别定义所述冲击区域的第一有限元网格的尺寸及所述非冲击区域的第二有限元网格的尺寸；

15、所述第二有限元网格的尺寸大于等于所述第一有限元网格的尺寸。

16、根据本发明的一个实施例，所述冲击区域的外边缘与所述抗冲击层有限元模型的外边缘之间的距离大于等于100mm。

17、根据本发明的一个实施例，所述建立防弹复合结构有限元模型及冲击单元有限元模型的步骤，包括：

18、采用solid单元建模方式建立所述缓冲层有限元模型中的子缓冲层；

19、在笛卡尔坐标系中，确定所述子缓冲层中的缓冲单元的排布方式，及所述子缓冲层在所述缓冲层有限元模型中的排布方式。

20、根据本发明的一个实施例，所述将所述抗冲击层有限元模型转换为抗冲击层流体粒子模型，将所述冲击单元有限元模型转换为冲击单元流体粒子模型的步骤，包括：

21、定义所述抗冲击层流体粒子模型中的流体粒子密度与所述冲击单元流体粒子模型中的流体粒子密度相同。

22、根据本发明的一个实施例，所述建立所述抗冲击层流体粒子模型与所述缓冲层有限元模型之间的连接关系，建立所述缓冲层有限元模型中的子缓冲层之间的连接关系的步骤，包括：

23、采用点面接触方式建立所述抗冲击层流体粒子模型与所述缓冲层有限元模型之间的连接关系；

24、采用面分层失效方式建立所述缓冲层有限元模型中的子缓冲层之间的连接关系。

25、根据本发明的一个实施例，所述第一接触算法为自有接触算法，所述第二接触算法为侵蚀接触算法，所述第三接触算法为自接触算法。

26、根据本发明的一个实施例，所述抗冲击层流体粒子模型、所述缓冲层有限元模型及所述冲击单元流体粒子模型的参数包括本构材料模型参数。

27、本发明第二方面实施例提供一种用于防弹复合结构的仿真分析装置，包括：

28、第一模型建立模块，适于建立防弹复合结构有限元模型及冲击单元有限元模型，其中，所述防弹复合结构有限元模型包括抗冲击层有限元模型及缓冲层有限元模型；

29、模型转换模块，适于将所述抗冲击层有限元模型转换为抗冲击层流体粒子模型，将所述冲击单元有限元模型转换为冲击单元流体粒子模型；

30、第二模型建立模块，适于建立所述抗冲击层流体粒子模型与所述缓冲层有限元模型之间的连接关系，建立所述缓冲层有限元模型中的子缓冲层之间的连接关系；

31、算法定义模块，适于定义所述抗冲击层流体粒子模型与所述冲击单元流体粒子模型之间的第一接触算法，定义所述缓冲层有限元模型与所述冲击单元流体粒子模型之间的第二接触算法，定义所述缓冲层有限元模型中的子缓冲层之间的第三接触算法；

32、参数定义模块，适于分别定义所述抗冲击层流体粒子模型、所述缓冲层有限元模型及所述冲击单元流体粒子模型的参数和仿真分析控制参数；

33、计算模块，适于提交数据并进行计算。

34、本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上任一所述的用于防弹复合结构的仿真分析方法。