【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于航天力學(xué)，具體涉及到一種推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法。
技術(shù)介紹
1、固體推進(jìn)劑屬于典型的三維顆粒增強(qiáng)材料。在受載后，推進(jìn)劑的基體損傷、基體與顆粒界面脫粘以及顆粒破碎會(huì)嚴(yán)重影響推進(jìn)劑的力學(xué)性能。
2、傳統(tǒng)的有限元仿真方法在應(yīng)對(duì)推進(jìn)劑的基體損傷、基體與顆粒界面脫粘以及顆粒破碎這三種破壞形式時(shí)，難以獲得有效的模擬效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，能夠應(yīng)對(duì)推進(jìn)劑基體損傷、基體與顆粒界面脫粘以及顆粒破碎開(kāi)展有效仿真，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供一種推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，包括：
4、基于推進(jìn)劑的真實(shí)細(xì)觀形貌，構(gòu)建推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型；
5、開(kāi)展基于虛單元和相場(chǎng)的推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型數(shù)值仿真，獲取推進(jìn)劑的整體剛度矩陣；
6、開(kāi)展推進(jìn)劑定速拉伸仿真，獲取推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線；
7、基于推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線和整體剛度矩陣，反演推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)；
8、基于推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)，對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行配方優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化；
9、其中，推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)包括推進(jìn)劑的基體損傷因子、基體與顆粒界面斷裂強(qiáng)度、基體與顆粒界面臨界應(yīng)變能釋放率。
10、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步的，基于推進(jìn)劑的真實(shí)細(xì)觀形貌，構(gòu)建推進(jìn)劑三維細(xì)
11、基于推進(jìn)劑的真實(shí)細(xì)觀形貌，利用動(dòng)力學(xué)方法構(gòu)建推進(jìn)劑三維細(xì)觀幾何模型；
12、對(duì)推進(jìn)劑三維細(xì)觀幾何模型進(jìn)行多面體網(wǎng)格劃分，并在推進(jìn)劑的基體與顆粒界面設(shè)置多面體內(nèi)聚力單元，獲取推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型。
13、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步的，開(kāi)展基于虛單元和相場(chǎng)的推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型數(shù)值仿真，獲取推進(jìn)劑的整體剛度矩陣包括：
14、利用虛單元法開(kāi)展基于虛單元的推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型數(shù)值仿真，獲取推進(jìn)劑的位移場(chǎng)剛度矩陣；
15、利用相場(chǎng)描述推進(jìn)劑的基體、顆粒、基體與顆粒界面的損傷，開(kāi)展基于相場(chǎng)的推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型數(shù)值仿真，獲取推進(jìn)劑的相場(chǎng)剛度矩陣；
16、根據(jù)推進(jìn)劑的位移場(chǎng)剛度矩陣和相場(chǎng)剛度矩陣，獲取推進(jìn)劑的整體剛度矩陣。
17、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步的，推進(jìn)劑的整體剛度矩陣為：
18、；
19、其中，表示推進(jìn)劑的整體剛度矩陣，表示推進(jìn)劑的位移場(chǎng)剛度矩陣，表示推進(jìn)劑的相場(chǎng)剛度矩陣。
20、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步的，基于推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線和整體剛度矩陣，反演推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)包括：
21、基于推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線和整體剛度矩陣，利用粒子群優(yōu)化算法反演推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)，并結(jié)合最小方差準(zhǔn)則，控制推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線與實(shí)際力-位移曲線一致；
22、其中，推進(jìn)劑的實(shí)際力-位移曲線是開(kāi)展推進(jìn)劑定速拉伸試驗(yàn)獲取的。
23、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步的，基于推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)，對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行配方優(yōu)化包括：
24、對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格粗劃分，基于推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)，利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格粗劃分下的配方優(yōu)化，獲取推進(jìn)劑配方優(yōu)化的局部最優(yōu)解；
25、對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化分，基于推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)，在局部最優(yōu)解的條件下，對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化分下的配方優(yōu)化。
26、結(jié)合第一方面，進(jìn)一步的，對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格粗劃分包括：將推進(jìn)劑的單個(gè)顆粒整體劃分為單個(gè)單元，并采用整個(gè)多面體單元對(duì)推進(jìn)劑的基體進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
27、對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化分包括：在對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格粗劃分的基礎(chǔ)上，再次對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行多面體網(wǎng)格劃分。
28、第二方面，本專利技術(shù)提供一種推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化系統(tǒng)，包括：
29、模型構(gòu)建模塊，用于基于推進(jìn)劑的真實(shí)細(xì)觀形貌，構(gòu)建推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型；
30、數(shù)值仿真模塊，用于開(kāi)展基于虛單元和相場(chǎng)的推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型數(shù)值仿真，獲取推進(jìn)劑的整體剛度矩陣；
31、定速拉伸仿真模塊，用于開(kāi)展推進(jìn)劑定速拉伸仿真，獲取推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線；
32、反演模塊，用于基于推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線和整體剛度矩陣，反演推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)；
33、優(yōu)化模塊，用于基于推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)，對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行配方優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化；
34、其中，推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)包括推進(jìn)劑的基體損傷因子、基體與顆粒界面斷裂強(qiáng)度、基體與顆粒界面臨界應(yīng)變能釋放率。
35、第三方面，本專利技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：
36、存儲(chǔ)介質(zhì)：用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序；
37、處理器：用于執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)第一方面任一項(xiàng)所述推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法。
38、第四方面，本專利技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面任一項(xiàng)所述推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法。
39、第五方面，本專利技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面任一項(xiàng)所述推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法。
40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
41、本專利技術(shù)提供的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，通過(guò)開(kāi)展基于虛單元和相場(chǎng)的推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型數(shù)值仿真，獲取推進(jìn)劑的整體剛度矩陣，基于推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線和整體剛度矩陣，反演推進(jìn)劑的基體損傷因子、基體與顆粒界面斷裂強(qiáng)度、基體與顆粒界面臨界應(yīng)變能釋放率，進(jìn)而對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行配方優(yōu)化，能夠應(yīng)對(duì)推進(jìn)劑基體損傷、基體與顆粒界面脫粘以及顆粒破碎這三種破壞實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化。
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1.一種推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，基于推進(jìn)劑的真實(shí)細(xì)觀形貌，構(gòu)建推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，開(kāi)展基于虛單元和相場(chǎng)的推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型數(shù)值仿真，獲取推進(jìn)劑的整體剛度矩陣包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，推進(jìn)劑的整體剛度矩陣為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，基于推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線和整體剛度矩陣，反演推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，基于推進(jìn)劑的性能相關(guān)參數(shù)，對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行配方優(yōu)化包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，對(duì)推進(jìn)劑進(jìn)行網(wǎng)格粗劃分包括：將推進(jìn)劑的單個(gè)顆粒整體劃分為單個(gè)單元，并采用整個(gè)多面體單元對(duì)推進(jìn)劑的基體進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
8.一種推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化系統(tǒng)，其特
9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，基于推進(jìn)劑的真實(shí)細(xì)觀形貌，構(gòu)建推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，開(kāi)展基于虛單元和相場(chǎng)的推進(jìn)劑三維細(xì)觀多面體網(wǎng)格模型數(shù)值仿真，獲取推進(jìn)劑的整體剛度矩陣包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，推進(jìn)劑的整體剛度矩陣為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)劑細(xì)觀力學(xué)性能優(yōu)化方法，其特征在于，基于推進(jìn)劑的仿真力-位移曲線和整體剛度矩陣，反演推進(jìn)劑的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：崔輝如，李永，蔣蘇揚(yáng)，閆鳳國(guó)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)人民解放軍陸軍工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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