(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111665688.1 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 浙大城市学院 地址 310015 浙江省杭州市拱 墅区湖州街 51号 (72)发明人 刘丽　黄冰容　万安平　王鹏飞　 (74)专利代理 机构 杭州万合知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 33294 代理人 丁海华 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 基于能量分析的侵彻空腔动态体积预测方 法 (57)摘要 本发明公开了基于能量分析的侵彻空腔动 态体积预测方法， 包括以下步骤： 获得实验数据， 利用弹体对明胶靶标的侵彻实验 数据进行分析， 设定不同情况下空腔体积的目标值， 并以数据中 的弹体质量、 弹体速度、 明胶的弹性模量、 明胶破 裂失效参数为变量， 获得不同情况下所述空腔体 积的实际值； 数据预处理， 对数据集进行划分， 将 30％的数据作为调参集， 70％的数据作为测试 集， 调参集用于模型参数的识别， 测试集用来评 估所建立模 型的预测精度。 本发 明提供了一种基 于能量分析的侵彻空腔动态体积预测方法， 能够 可以为轻武器杀伤效能评估提供一种可靠、 准确 的方法， 对空腔的体积随时间的变化作出精准的 预测。 权利要求书4页 说明书8页 附图3页 CN 114154761 A 2022.03.08 CN 114154761 A 1.基于能量分析的侵彻空腔动态体积预测方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一： 获得实验数据， 利用弹体对明胶靶标的侵彻实验数据进行分析， 设定不同情况 下空腔体积的目标值， 并以数据中的弹体质量、 弹体速度、 明胶的弹性模量和明胶 破裂失效 参数为变量， 获得不同情况 下所述空腔体积的实际值； 步骤二： 数据预处理， 对数据集进行划分， 将30％的数据作为调参集， 70％的数据作为 测试集， 调参 集用于模型参数的识别， 测试集用来评估所建立模型的预测精度； 步骤三： 建立模型， 通过微分方程的建立和使用matlab软件实现微分方程求解以及参 数拟合， 建立空腔半径随时间变化的模型； 步骤四： 模型调参， 根据所述调参集的数据提取微分方程的边界条件， 代入matl ab程序 进行求解， 并进行参数拟合， 获得模型中的参数值； 步骤五： 评估准确性， 根据所述测试集的数据， 首先确定边界条件， 代入matlab程序进 行微分方程 求解， 并与所述测试集的数据进行对比， 获得统计指标， 评估准确性。 2.根据权利要求1所述的基于能量分析的侵彻空腔动态体积预测方法， 其特征在于： 所 述步骤一中的弹体包括球形、 柱形、 菱形破片以及口径为5.8mm 的子弹， 并且弹体射入明胶 的初始速度40 0‑1000m/s。 3.根据权利要求1所述的基于能量分析的侵彻空腔动态体积预测方法， 其特征在于： 所 述步骤二中， 需要明确弹体的质量、 初始速度和剩余速度， 若所述弹体停留在靶标中， 则剩 余速度为0， 从而获得弹体释放到明胶靶标中的能量， 还需要明确明胶靶标的外边界半径， 即弹道中心线到明胶靶标外表面的径向距离 。 4.根据权利要求2所述的基于能量分析的侵彻空腔动态体积预测方法， 其特征在于： 所 述步骤三中建立模型的具体方法如下： (1)假定所述明胶靶标中的空腔是球形空腔， 当所述空腔准静态膨胀时， 介质中的动量 守恒和质量守恒方程分别为 (r‑u)2d(r‑u)＝r2dr， 式中， 应力和应变 都以拉伸为正、 压缩为负， 由位移边界条件u(r＝a)＝a可得方程的解， u(r)＝r ‑(r3‑a3)1/3， 其中， u(r)表示径向位移； (2)采用Mooney ‑Rivlin超弹性本构模型来描述明胶的弹性应力 ‑应变关系： σ ＝ ‑pl+ 2c1B‑2c2B‑1， 式中c1和c2是弹性模量， 且c1+c2＝G/2,G是剪切模量， B是Finger变形张量， I是 单位张量， p是介质中的各向同性压力； (3)根据所述明胶靶标介质的变形梯度与明胶的弹性应力 ‑应变关系得出所述明胶靶 标的径向应力和周向应力， 其中变形梯度为 所述径向应力为 所述周向应力为 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114154761 A 2根据所述动量守恒方程得出 然后求出 所述 外边界半径 r＝b时弹性变形区的径向应力表达式， 即 (4)求出所述明胶靶标弹性变形达到极限时的最大伸长比λm, 再根据 所述径向位移求出 记为ξ， 根据所述弹性变形区的径向应力求出r＝c 处明胶靶标的径向应力表达式， 即 在破裂变形区， 周向的拉伸应力 为0， 即 a≤r≤c， 根据所述动量守恒方程得出 再求出所述明胶 靶标空腔内表面处的径向应力， 即 (5)假定所述明胶靶标介质中没有空腔， 即明胶靶标介质外边界的初 始尺寸为r＝b0， 则 根据总体积不变的原则， 有以下关系b3‑a3＝b03， 再根据所述破裂变形区的 周向拉伸应力求出作用在明胶靶标空腔上的压力 上式可简写为PS＝ Ac1+Bc2， 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114154761 A 3