装备战场损伤建模与仿真技术PDF电子书下载

第一章 绪论 1

第一节 装备战场损伤建模仿真与应用体系结构 1

第二节 国内外研究现状与发展趋势 2

一、装备战斗损伤规律研究 2

二、装备故障规律预测研究 5

三、装备战场损伤评估与毁伤效果评估研究 6

四、装备战场损伤试验验证 7

五、维修保障系统建模与优化研究 8

第三节 装备战场损伤研究的理论方法 8

一、装备战场损伤主要影响因素 8

二、损伤分析对装备全寿命过程的影响 9

三、战场损伤研究的系统工程方法 10

第四节 装备战场损伤建模与仿真研究框架 14

一、战斗损伤建模与仿真 14

二、装备非战斗损伤建模与仿真 14

第五节 装备战场损伤规律仿真过程分析 17

一、装备战场损伤规律及其表征参数 17

二、战场损伤规律仿真过程 18

三、战场损伤规律仿真驱动 18

第二章 装备战场损伤与损伤机理 20

第一节 战场损伤概念 20

一、基本概念 20

二、战场损伤的等级划分 21

第二节 核、激光、电磁武器对装备的损伤影响 21

一、核武器对装备的损伤 21

二、激光武器对装备的损伤 28

三、电磁武器对装备的损伤 30

第三节 破片损伤 31

一、破片损伤影响因素 31

二、破片损伤过程 34

三、破片损伤特征 35

四、等效分析 37

第四节 冲击波损伤 38

一、冲击波的作用原理 38

二、冲击波的损伤模拟 38

三、冲击波对装备的损伤阈值 39

第五节 冲击振动损伤 39

一、冲击振动的作用原理 40

二、冲击振动的损伤特征 40

三、装备部件冲击振动损伤阈值 41

第六节 电磁损伤 41

一、电磁损伤过程与原理 41

二、武器装备的电磁损伤特征 42

三、电子元器件电磁损伤模式和特征 43

第七节 引燃与引爆损伤 43

第八节 热损伤 44

一、电子装备热损伤机理 45

二、电子装备热损伤模式 47

第三章 破片侵彻损伤机理仿真 49

第一节 概述 49

第二节 破片侵彻损伤效应 49

一、靶板的损伤模式 49

二、冲击载荷下材料的力学性能 51

三、破片对靶板的冲击损伤 51

四、本构方程 52

第三节 基准破片靶有限元模型构建 52

一、计算模型假设 52

二、确定基准破片靶的输入因子及依据 53

三、设置单元属性 53

四、选择材料模型 54

五、实体建模 55

六、网格划分 56

七、定义接触类型 57

八、设置约束边界及定义破片初速 58

九、求解设置 58

十、修改关键字并提交求解 58

第四节 基准破片靶侵彻的动态过程 58

一、侵彻过程 58

二、压坑形状 59

三、破片速度加速度变化 59

第五节 建模过程中应注意的问题 60

一、协调单位的计算 60

二、材料模型参数的确定 60

三、换算近似维修体积 61

第六节 破片速度对侵彻损伤的影响 62

第七节 破片质量对侵彻损伤的影响 63

第八节 破片入射角度对侵彻损伤的影响 64

第九节 破片长径比对侵彻损伤的影响 65

第十节 靶板厚度对侵彻损伤的影响 66

第十一节 破片形状对侵彻损伤的影响 67

一、确定破片形状及尺寸参数 67

二、不同形状破片的网格划分 68

三、结果数据分析 69

第四章 温热损伤机理仿真 71

第一节 概述 71

第二节 温压战斗部热效应 72

第三节 温压战斗部热威胁模型参数体系 73

第四节 温压战斗部热辐射模型 74

一、爆炸火球主要参数计算 75

二、火球热辐射传播 79

第五节 电子装备建模 79

一、电子装备结构树的确定 80

二、电子装备热敏感元件分析 80

三、电子装备部件模型的建立 82

四、电子装备热损伤评判准则 83

第六节 温度场有限元数学模型 85

一、热分析方程 85

二、定解条件 88

第七节 基于ANSYS的电子装备部件热损伤仿真 88

一、电子装备部件热损伤仿真流程 88

二、电子装备部件有限元模型的建立 89

三、电子装备部件传热模型 91

四、电子装备部件热损伤过程仿真模型 92

第五章 冲击振动损伤机理仿真 96

第一节 概述 96

第二节 地面冲击振动作用原理 96

一、爆炸的产生 96

二、爆炸地震波的形成与分类 97

三、爆炸振动的冲击特征 100

四、爆炸振动的加速度幅值特性 101

第三节 电子装备的振动响应 102

一、描述参量的选择 103

二、电子装备响应的数学模型 103

第四节 爆炸冲击振动对电子装备的毁伤作用 104

一、爆炸振动的损伤机理 104

二、典型损伤模式 105

第五节 电子装备爆炸冲击振动损伤仿真模型体系 105

第六节 电子装备建模的一般方法 106

一、电子装备的显著特征 106

二、装备模型的建立与参数等效 107

三、基于DMEA的电子元器件冲击振动敏感性分析 111

四、损伤阈值的确定 114

第七节 基于ANSYS-LS-DYNA有限元模型的建立 115

一、爆炸冲击振动模型的建立 115

二、电子装备（部件）模型的建立 121

第八节 爆炸冲击振动损伤过程仿真研究 128

一、仿真基本流程 129

二、过程仿真计算模型 131

三、仿真结果输出与分析 133

第六章 半穿甲战斗部毁伤效应仿真 137

第一节 概述 137

第二节 半穿甲反舰导弹战斗部毁伤机理分析 138

一、弹体侵彻规律影响因素分析 138

二、舱室内爆毁伤过程分析 139

第三节 截锥形弹体垂直侵彻薄靶板理论分析 139

第四节 爆炸基本现象与理论分析 142

一、冲击波的形成与传播 142

二、冲击波与目标的作用机理 143

三、带壳装药的爆炸 144

第五节 截锥形半穿甲战斗部垂直侵彻薄靶板过程分析 145

一、有限元模型的建立 145

二、材料模型的选取及参数的确定 145

三、仿真结果分析 147

第六节 头形参数对半穿甲战斗部侵彻规律的影响 149

一、不同截顶半径战斗部侵彻规律分析 149

二、不同头部锥角战斗部侵彻规律分析 152

第七节 舰船防护结构及有限元模型构建 154

第八节 加筋防护结构对弹体侵彻规律的影响 156

一、弹体剩余速度变化分析 156

二、弹体过载变化分析 157

三、弹体偏转角变化分析 157

第九节 加筋防护结构运动特性对弹体侵彻规律的影响 158

一、弹体侵彻运动加筋靶板基本问题描述 159

二、弹体垂直侵彻运动加筋靶板分析 159

三、弹体斜侵彻运动加筋靶板分析 160

第十节 舱室内爆问题的分析及建模思路的提出 163

第十一节 舱室内爆数值仿真模型的建立 164

一、舱室内爆几何模型的建立 164

二、材料模型的选取与参数的确定 164

三、算法的选取及耦合过程 165

四、节点分离法对战斗部壳体Lagrange实体单元的处理 166

五、其他关键参数的确定 167

第十二节 舱室内爆毁伤效应仿真结果分析 168

一、破片形成过程分析 168

二、冲击波传播特性分析 170

三、舱室破坏模式分析 171

四、舱室板架能量吸收关系分析 172

第十三节 三种装药形式下舱室内爆毁伤效应对比分析 174

一、试验方案的确定及验证 174

二、舱室破坏模式对比分析 175

三、舱室板架能量吸收对比分析 175

四、舱室板架加速度响应对比分析 177

第十四节 不同工况下舱室内爆毁伤效应分析 179

一、不同装药质量下舱室毁伤效应分析 179

二、不同壳体厚度下舱室毁伤效应分析 180

三、不同炸点位置下舱室毁伤效应分析 181

第七章 反辐射战斗部毁伤效应仿真 183

第一节 概述 183

第二节 相控阵雷达天线的目标特性 184

一、相控阵雷达天线的主要战术特点 184

二、相控阵雷达天线的结构组成和几何参数 185

三、矩形平面相控阵天线的材料特性 186

第三节 平面相控阵雷达天线的毁伤机理分析 186

一、相控阵雷达天线的毁伤机理 186

二、平面相控阵雷达天线阵面的战场功能 187

三、相控阵雷达天线的毁伤级别 188

第四节 相控阵雷达天线阵面的等效模型分析 188

一、等效靶板的建立 188

二、天线阵面的靶板等效 189

第五节 球形破片对相控阵雷达天线阵面靶板的侵彻损伤仿真分析 190

一、破片侵彻作用基本问题描述 190

二、有限元模型的构建 190

三、有限元模型验证 191

四、仿真结果与分析 192

第六节 球形破片侵彻作用下天线局部阵面靶板变形规律分析 195

一、破片侵彻作用导致天线阵面靶板变形基本问题描述 196

二、有限元模型构建 196

三、不同初速度对天线阵面靶板变形的影响规律 197

四、不同入射角对天线阵面靶板变形的影响规律 198

五、不同破片直径对天线阵面靶板变形的影响规律 199

六、初速度与入射角双因子同时变化天线阵面靶板变形的影响规律分析 200

七、破片侵彻作用下天线阵面阵元损伤分析 201

第七节 装药爆炸载荷作用下炸点位置对天线局部阵面靶板变形规律分析 202

一、装药炸点位置不同对爆炸载荷下阵面靶板响应变形影响问题描述 203

二、有限元模型的构建 203

三、仿真结果与分析 204

第八节 破片先作用冲击波后作用下对阵面靶板的复合毁伤效应分析 208

一、几何模型的建立 208

二、有限元模型的建立 208

三、仿真结果与分析 211

第九节 冲击波先作用破片后作用下对阵面靶板的复合毁伤分析 213

一、有限元模型建立 213

二、仿真结果与分析 214

第十节 破片和冲击波在不同时序下的复合作用造成阵面靶板战斗损伤的比较 215

一、破片先作用冲击波后作用下对阵面靶板的复合毁伤分析 215

二、冲击波先作用破片后作用下对阵面靶板的复合毁伤分析 216

第十一节 相控阵雷达天线阵面战斗损伤模型的层次划分 219

一、天线阵面物理状态改变层面的战斗损伤模型 220

二、相控阵雷达天线电性能退化层面的战斗损伤模型 221

三、天线阵面物理状态改变层面与功能退化层面战斗损伤模型相互关系 223

第十二节 天线阵面物理状态改变向其电性能退化战损模型的聚合机制分析 224

一、面向天线阵面形态的装备功能描述方法 224

二、天线阵面物理状态改变战损模型向电性能退化战损模型的聚合分析 224

三、天线阵面战斗损伤耦合建模与仿真的案例分析 225

第八章 钻地弹毁伤效应仿真 233

第一节 概述 233

第二节 材料模型的选取及其相关参数设定 233

一、弹体与设备 234

二、混凝土靶板与四周墙壁 235

三、炸药 236

四、空气 237

第三节 入射角对侵彻效应的影响 237

一、斜侵彻基本问题描述 238

二、有限元模型构建 238

三、有限元模型验证 239

四、仿真结果与分析 240

第四节 攻角对侵彻效应的影响 242

一、有攻角动能弹垂直侵彻混凝土靶板特性研究 242

二、斜侵彻条件下攻角对侵彻效应的影响分析 245

第五节 斜侵彻时靶板间距、层数对抗弹性能的影响 247

一、弹体斜侵彻多层间隔靶问题描述 247

二、仿真结果与分析 247

第六节 内爆冲击波传播规律及仿真数据分析 251

一、几何模型的确立 251

二、有限元模型的构建 252

三、仿真结果与分析 254

第七节 基于漏斗坑体积的钻地弹掩体中爆炸破坏作用 256

一、重要军事目标的地下化 256

二、动能弹侵彻能力现状 257

三、岩土中爆炸的基本现象 258

四、漏斗坑体积大小的确定及分析 260

第九章 末敏弹对装甲目标的毁伤的理论分析 265

第一节 概述 265

第二节 末敏弹的组成及工作过程 265

第三节 末敏弹EFP战斗部的成型理论分析 266

第四节 FP战斗部对装甲目标的毁伤机理 269

第五节 典型EFP成型的仿真建模 271

一、仿真模型 271

二、材料模型选取及参数设置 272

三、仿真过程 273

四、仿真结果分析 274

第六节 各项参数对EFP成型的影响 275

一、药型罩材料对EFP成型的影响 275

二、药型罩结构对EFP成型的影响 279

三、装药长径比对EFP成型的影响 282

四、起爆位置对EFP成型的影响 285

第七节 经优化后的末敏弹EFP结构及成型过程 287

一、成型形状 287

二、速度时程曲线 287

第八节 EFP战斗部对装甲目标毁伤仿真 288

一、仿真模型 288

二、材料模型选取及参数设置 290

三、毁伤仿真结果分析 291

第九节 EFP战斗部对静止目标的侵彻 292

一、对顶装甲A区的毁伤 292

二、对顶装甲B区的毁伤 292

三、对顶装甲C区的毁伤 294

第十节 EFP战斗部对运动目标的侵彻 295

第十一节 装备群毁伤概率分析建模 296

第十二节 基于毁伤效应的末敏弹毁伤概率模型 298

一、母弹落达有效目标区域的概率 298

二、捕获目标概率 298

三、目标识别概率 298

四、EFP命中目标概率 298

五、毁伤概率 299

六、抗干扰能力 299

七、实例分析 300

第十章 炮兵火力毁伤效能评估与建模 301

第一节 概述 301

第二节 火力毁伤效能评估 302

一、基本概念 302

二、火力毁伤效能评估分类 304

三、火力毁伤效能评估指标 305

四、火力毁伤效能评估基础数据获取 306

五、火力毁伤效能评估方法 307

第三节 地面火炮火力指数评估 309

一、地面火炮火力毁伤效能影响因素分析 309

二、地面火炮火力指数评估模型 311

三、实例分析 314

第四节 弹着点模拟及射击误差分析 315

一、基本概念 315

二、射击误差的概率密度函数 316

三、炮兵射击的弹着点散布与误差分组 317

四、弹着点模拟 319

五、仿真实现及射击误差分析 321

第五节 目标易损性向量及计算方法 326

一、目标战斗力损失率 327

二、目标易损性向量 329

三、目标战斗力损失率评定 330

四、易损性向量计算方法 334

第六节 基于目标毁伤的火力毁伤效能评估 340

一、目标毁伤程度表示方法 340

二、对单个目标射击的火力毁伤效能评估 342

三、对集群目标射击的火力毁伤效能评估 344

四、实例应用 346

第十一章 装备战损模拟与预测 350

第一节 概述 350

一、目的意义 350

二、主要研究内容 350

三、国内外研究现状 351

四、战斗损伤模拟框架结构 351

第二节 威胁特征及建模 353

一、威胁的基本概念 353

二、弹药（威胁传播物）效能描述 354

三、弹药（威胁传播物）效能单元的描述与计算 355

四、威胁描述模型 358

第三节 装备描述模型 359

一、装备功能及功能状态描述 360

二、装备结构描述 362

三、装备结构简化 362

四、装备几何建模 365

第四节 装备战损模拟模型 374

一、基本原理 374

二、损伤过程研究 375

三、基本元素损伤分析 375

四、装备损伤模拟 376

第十二章 面向装备保障的战场损伤等级评定 381

第一节 概述 381

第二节 战损等级划分与评定 381

一、平时维修力量与机构设置 381

二、战时抢修力量的战斗编成 382

三、战损等级评定影响因素 383

四、战损等级评定一般过程 384

第三节 基于规则的损伤等级评定方法 385

一、战损等级评定实施过程分析 385

二、基于规则的战损等级评定推理 386

三、战损等级评定数据信息的获取 389

第四节 基于神经网络的损伤等级评定方法 390

一、BP神经网络 390

二、神经网络在战损等级评定中的应用分析 392

三、装备战斗损伤影响因素分析 392

四、战损等级评定神经网络模型的建立 394

五、案例分析与实际应用 395

第十三章 战斗损伤等级及其概率分布预测 400

第一节 概述 400

一、战斗损伤等级研究的现状和发展 400

二、战斗损伤等级及概率分布的预测方法 401

第二节 贝叶斯网络原理 403

一、概述 403

二、图模型 404

三、贝叶斯网络 407

四、贝叶斯网络的推理 408

第三节 典型装备贝叶斯网络模型的建立 410

一、网络模型拓扑结构的建立 410

二、装备战斗损伤等级分级准则 412

三、网络模型参数确定 415

第四节 装备贝叶斯网络模型推理 417

一、贝叶斯网络推理 417

二、连接树 418

三、连接树中的信息传播 424

四、实例分析 427

第十四章 装备战场损伤仿真试验 430

第一节 正交试验 430

一、正交设计的基本概念 430

二、爆炸冲击振动损伤正交试验设计 431

三、破片冲击波复合作用正交试验设计 434

第二节 均匀试验 441

一、均匀设计的基本概念 441

二、防护体靶板热响应影响因素均匀试验设计 443

第三节 小子样战斗部毁伤效能鉴定试验 448

一、战斗部毁伤效能试验设计 449

二、数据可信性检验 451

三、数据可信度求解 452

四、贝叶斯统计推断理论应用研究 455

五、验前分布的确定 456

六、贝叶斯估计 457

七、反辐射导弹战斗部毁伤效能试验鉴定算例 465

第十五章 装备战场损伤模式识别 474

第一节 基于损伤仿真相图的损伤模式识别 474

一、基本概念 474

二、工作原理 475

三、装备战场损伤仿真相图的构建方法 476

四、爆炸冲击振动插接件损伤仿真相图 480

第二节 基于人工神经网络的侵彻损伤模式识别 487

一、人工神经网络与模式识别 487

二、MATLAB中的BP网络模型 488

三、BP网络的训练算法 489

四、编制MATLAB仿真程序 493

参考文献 503

附录A 单因子对天线阵面靶板变形的影响规律取点数据表 504