北京理工大学张恺宁获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种含能材料三项式点火增长模型参数优化计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117133388B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311086243.7,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种含能材料三项式点火增长模型参数优化计算方法是由张恺宁;陈朗;刘丹阳;杨坤;鲁建英;伍俊英设计研发完成,并于2023-08-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种含能材料三项式点火增长模型参数优化计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种含能材料三项式点火增长模型参数优化计算方法,通过开展含能材料三项式点火增长模型参数标定试验,建立冲击起爆含能材料计算模型,定义三项式点火增长模型待优化参数、参数取值范围、适应度函数,初始化三项式点火增长模型参数,计算适应度函数值;基于混合粒子群算法和初始参数及其适应度函数值,进行三项式点火增长模型参数交叉和变异变化,迭代计算,直到三项式点火增长模型参数的计算结果与试验结果吻合,快速标定获得与试验结果吻合的三项式点火增长模型参数,该方法具有自动、快速、高效的特点,适用于非线性有限元计算中状态方程参数快速标定。
本发明授权一种含能材料三项式点火增长模型参数优化计算方法在权利要求书中公布了:1.一种含能材料三项式点火增长模型参数优化计算方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一,开展三项式点火增长模型参数标定试验; 步骤二,建立冲击起爆含能材料计算模型,具体包括: 采用非线性有限元计算软件,建立冲击起爆含能材料二维轴对称计算模型,自上至下分别为平面波发生器、加载含能材料、聚四氟乙烯隔板、被测含能材料以及见证板;在计算软件LSDYNA中,将平面波发生器上端设置为起爆线,在计算中,起爆线起爆平面波发生器,产生平面波,经加载含能材料稳定传播、聚四氟乙烯隔板衰减后,起爆被测含能材料; 采用三项式点火增长模型,描述被测含能材料,该模型由未反应含能材料JWL状态方程、爆轰产物JWL状态方程和反应速率方程组成; 未反应含能材料和爆轰产物的JWL状态方程分别为: ; ; 上式中,P E为含能材料初始压力,P p为含能材料产物压力,V E为含能材料初始比容,V p为含能材料产物比容,C v为热容,T 0为含能材料初始温度,T p为含能材料产物温度,A、B、R 1、R 2和ω为待定参数; 其中,反应速率方程为: ; 上式中,λ是含能材料反应度,t是时间,ρ是密度,ρ 0是初始密度,P是压力,I、G 1、G 2、a、b、x、c、d、y、e、g、z是常数;其中,a是临界压缩度,用来限定点火界限,当压缩度小于a时含能材料不点火,不发生爆轰,或者说,当冲击波足够强,使含能材料达到一定压缩度时才能点火;燃烧项压力指数y为1,点火燃耗阶数b为23,燃烧项的燃耗阶数c为23,表示向内的球形颗粒燃烧;参数I和x控制了点火热点的数量,点火项是冲击波强度和压力持续时间的函数;G 1和d控制了点火后热点早期的反应生长,G 2和z确定了高压下的反应速率;将反应速率方程中的第一项称作点火项,第二项为增长项,第三项为快速反应项;在计算过程中,须设定反应速率方程中反应度λ的最大值与最小值,以控制不同反应项的开始与关闭;当λF igmax时,点火项取为零;当λF G1max时,燃烧项取为零;当λF G2min时,快反应项取为零; 步骤三,在三项式点火增长模型中,针对未反应含能材料JWL状态方程和反应速率方程,选择待优化参数,定义参数取值范围,同时基于试验结果确定适应度函数;具体包括: 在标定未反应含能材料JWL状态方程参数时,令点火增长模型的参数F igmax=0、F G1max=0且F G2min=1,关闭了含能材料的所有反应项,将其作为惰性材料处理,设计变量定义为未反应含能材料JWL状态方程中的A、B、R 1、R 2、ω,适应度函数定义为基于最高点起跳速度和起跳斜率和试验结果的误差; 在标定反应速率方程参数时,打开含能材料的所有反应项,设计变量定义为F igmax、F G1max、F G2min、G 1、G 2,适应度函数定义为最高点起跳速度和起跳斜率计算结果与试验结果的误差; 步骤四,初始化三项式点火增长模型参数,计算适应度函数值; 步骤五,基于初始参数及其适应度函数值,通过交叉遗传变异的混合粒子群算法,进行三项式点火增长模型参数交叉和变异变化; 步骤六,迭代计算,直到三项式点火增长模型参数的计算结果与试验结果吻合。
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