本發明屬于毀(hui)(hui)傷評(ping)估測試與(yu)評(ping)估領域，涉及一(yi)種目(mu)標易損性分析方(fang)法，具體(ti)是一(yi)種基于損傷注入的目(mu)標功能毀(hui)(hui)傷效應(ying)分析方(fang)法。

背景技術：

1、復(fu)雜機(ji)(ji)電(dian)系統功(gong)能(neng)的(de)輸出由多(duo)個子系統、大量的(de)零部件協同完(wan)成(cheng)，其功(gong)能(neng)傳(chuan)遞(di)(di)線程復(fu)雜，影(ying)響因素多(duo)，難以描(miao)述物理(li)與功(gong)能(neng)毀傷之間的(de)傳(chuan)遞(di)(di)機(ji)(ji)理(li)。在(zai)功(gong)能(neng)易損性(xing)方面，單一目標的(de)物理(li)與功(gong)能(neng)毀傷間的(de)映射(she)關系表征尚不(bu)清晰，現有研究(jiu)僅對宏觀映射(she)作(zuo)大概描(miao)述、精度較低(di)，未(wei)能(neng)將(jiang)物理(li)毀傷量向(xiang)功(gong)能(neng)降低(di)的(de)傳(chuan)遞(di)(di)路(lu)徑打通。近(jin)年來，國內外(wai)學(xue)者對于雷達、水(shui)面艦艇(ting)、潛(qian)艇(ting)、機(ji)(ji)場跑(pao)道(dao)、裝(zhuang)甲車(che)、直升機(ji)(ji)場、防護工程體系等裝(zhuang)備(bei)開展了(le)功(gong)能(neng)毀傷評估。

2、上述研究中均(jun)采(cai)用向上聚合(he)分析(xi)(xi)方(fang)法(fa)，即在(zai)單個部(bu)件(jian)功(gong)能(neng)毀(hui)傷效果表征的(de)基(ji)(ji)礎上，采(cai)用權重求(qiu)積(ji)或求(qiu)和的(de)方(fang)式向上聚合(he)得到(dao)(dao)目(mu)標(biao)整體(ti)功(gong)能(neng)降低程度，代表性的(de)方(fang)法(fa)有毀(hui)傷樹(shu)(shu)法(fa)、層(ceng)次分析(xi)(xi)法(fa)、模糊(hu)綜合(he)評價(jia)法(fa)、降階態法(fa)等(deng)。然而，以上方(fang)法(fa)均(jun)是在(zai)毀(hui)傷樹(shu)(shu)的(de)基(ji)(ji)礎上作進(jin)(jin)一步發(fa)展和改進(jin)(jin)。盡管對功(gong)能(neng)毀(hui)傷的(de)量化描述不同(tong)，但以上方(fang)法(fa)均(jun)基(ji)(ji)于毀(hui)傷樹(shu)(shu)的(de)邏輯(ji)運算(suan)求(qiu)解由部(bu)件(jian)到(dao)(dao)整體(ti)的(de)功(gong)能(neng)毀(hui)傷。目(mu)標(biao)由物(wu)理毀(hui)傷到(dao)(dao)功(gong)能(neng)毀(hui)傷的(de)傳(chuan)遞過程尚缺少(shao)分析(xi)(xi)方(fang)法(fa)。

3、因此，為了建(jian)立準確的(de)物理(li)-功能(neng)毀傷映(ying)射(she)模(mo)型(xing)，提高目標(biao)功能(neng)毀傷信息獲取能(neng)力(li)，本發(fa)明提出一種物理(li)損傷注(zhu)入策略(lve)，以車輛發(fa)動機為典型(xing)目標(biao)，構建(jian)破(po)片打(da)擊下發(fa)動機目標(biao)功能(neng)毀傷效應(ying)分(fen)析技(ji)術(shu)途(tu)徑。

技術實現思路

1、針對現(xian)有(you)技(ji)(ji)術存在的(de)不足，本(ben)發明的(de)目的(de)在于，提供一種基于損傷注入的(de)目標功能(neng)毀傷效應分析(xi)方法(fa)，以(yi)解決現(xian)有(you)技(ji)(ji)術中分析(xi)方法(fa)無法(fa)獲取目標由物理毀傷到功能(neng)毀傷的(de)傳遞過程的(de)技(ji)(ji)術問題。

2、為(wei)了(le)解決上述(shu)技(ji)術(shu)問(wen)題，本發明采用(yong)如下技(ji)術(shu)方案予(yu)以實現：

3、一種(zhong)基(ji)于損傷注入的目(mu)標功(gong)能毀傷效應分析(xi)方法(fa)，具體包括以下步驟(zou)：

4、步驟一，建立破片模(mo)型；

5、所述破(po)(po)片(pian)模型的破(po)(po)片(pian)參(can)數包(bao)括破(po)(po)片(pian)幾何(he)形狀、材(cai)料、質量、入射速度(du)和入射角度(du)；

6、步(bu)驟(zou)二(er)，根據步(bu)驟(zou)一(yi)得到的破片(pian)模(mo)型構建物理(li)毀(hui)傷仿真模(mo)型；

7、步(bu)驟三(san)，根據步(bu)驟一建立的破片模型(xing)構建損傷相圖庫；

8、步驟(zou)四，根(gen)據步驟(zou)三中得(de)到的(de)損(sun)傷(shang)(shang)(shang)相圖庫，得(de)到目標(biao)(biao)結(jie)構(gou)的(de)損(sun)傷(shang)(shang)(shang)模(mo)式(shi)，根(gen)據損(sun)傷(shang)(shang)(shang)模(mo)式(shi)建立(li)目標(biao)(biao)結(jie)構(gou)的(de)物(wu)理毀傷(shang)(shang)(shang)描述模(mo)型(xing)，根(gen)據物(wu)理毀傷(shang)(shang)(shang)描述模(mo)型(xing)得(de)到對應的(de)物(wu)理損(sun)傷(shang)(shang)(shang)注(zhu)入方式(shi)；

9、所(suo)述目標結(jie)構為機(ji)械動力結(jie)構；

10、步驟五，根據(ju)步驟二構建(jian)(jian)的物理毀(hui)傷仿真模型(xing)，構建(jian)(jian)目標結(jie)構的正常工作(zuo)功能仿真模型(xing)；

11、步驟六，根據步驟四(si)判斷目標結構的物理(li)損(sun)傷注(zhu)入方式，建立包含物理(li)損(sun)傷的功能毀傷仿(fang)真(zhen)模型(xing)；

12、步(bu)(bu)驟(zou)七，對步(bu)(bu)驟(zou)六得到(dao)的(de)功(gong)能毀傷仿(fang)真模型(xing)進行功(gong)能仿(fang)真模擬，得到(dao)各零(ling)部件的(de)動力學(xue)特征量；

13、步驟(zou)八，改變目標結構的零部件的基本屬性，令i＝1，返(fan)回步驟(zou)六；直(zhi)到i＝n，n不小(xiao)于10，進入步驟(zou)九(jiu)；

14、步(bu)驟九，采用步(bu)驟七得到(dao)的(de)(de)動力(li)學(xue)特(te)征量(liang)分別判斷(duan)目標結構的(de)(de)對應零部件是(shi)否發生功(gong)能(neng)失(shi)(shi)效(xiao)，是(shi)則提取動力(li)學(xue)特(te)征量(liang)的(de)(de)臨界(jie)數值作為失(shi)(shi)效(xiao)判據閾值，定(ding)義功(gong)能(neng)失(shi)(shi)效(xiao)準則，建(jian)立目標結構的(de)(de)功(gong)能(neng)失(shi)(shi)效(xiao)模型，否則建(jian)立基本屬性與(yu)動力(li)學(xue)特(te)征量(liang)之(zhi)間的(de)(de)映射關系(xi)，物理毀傷與(yu)功(gong)能(neng)毀傷之(zhi)間的(de)(de)傳遞(di)關系(xi)。

15、本發明(ming)還包括以下(xia)技術特(te)征：

16、步驟二具(ju)體(ti)包括以下步驟：

17、步驟2.1，依次(ci)按(an)照目標、基(ji)本項目、基(ji)本元素和基(ji)本幾(ji)何元素的順序繪制車輛發動機(ji)的基(ji)本項目結構樹；

18、步驟2.2，根據(ju)步驟2.1構建的基本項目(mu)結構樹構建該目(mu)標的結構簡化(hua)模型；

19、步(bu)(bu)驟(zou)2.3，將步(bu)(bu)驟(zou)一建立(li)的(de)破片(pian)模型和(he)步(bu)(bu)驟(zou)2.2得(de)到的(de)結(jie)構(gou)簡(jian)化(hua)模型導入第一仿真(zhen)軟(ruan)件中，構(gou)建得(de)到破片(pian)及目(mu)標結(jie)構(gou)的(de)物理毀傷(shang)仿真(zhen)模型，并設置目(mu)標結(jie)構(gou)的(de)材料和(he)破片(pian)模型的(de)破片(pian)參數(shu)；

20、所述第一(yi)仿真(zhen)軟件用于進行物(wu)理(li)毀傷仿真(zhen)前處理(li)。

21、步驟(zou)三(san)具體包括(kuo)以(yi)下步驟(zou)：

22、步(bu)驟3.1，給(gei)定(ding)一組步(bu)驟一中(zhong)建(jian)立的(de)(de)破片模(mo)(mo)型的(de)(de)入射(she)速度和(he)入射(she)角(jiao)度的(de)(de)數值，將給(gei)定(ding)的(de)(de)破片的(de)(de)入射(she)速度和(he)入射(she)角(jiao)度輸入至第二仿(fang)真軟件中(zhong)，對目標結(jie)構的(de)(de)物理(li)毀傷(shang)(shang)情況進行分析(xi)，得到多(duo)組物理(li)毀傷(shang)(shang)仿(fang)真實(shi)驗結(jie)果，分析(xi)物理(li)毀傷(shang)(shang)仿(fang)真實(shi)驗結(jie)果得到損傷(shang)(shang)模(mo)(mo)式(shi)及其對應的(de)(de)物理(li)損傷(shang)(shang)狀態；

23、所述損傷模式包括穿透、侵徹(che)和跳飛(fei)；

24、所述物理損傷狀(zhuang)態包(bao)括結(jie)構(gou)穿孔和結(jie)構(gou)面受破片沖擊切削；

25、所述第二仿真軟件(jian)用于對目標(biao)結構進(jin)行物(wu)(wu)理(li)毀(hui)傷(shang)(shang)仿真，得到物(wu)(wu)理(li)毀(hui)傷(shang)(shang)仿真實驗結果及其對應(ying)的損傷(shang)(shang)模式(shi)和物(wu)(wu)理(li)損傷(shang)(shang)狀態；

26、步(bu)驟3.2，將步(bu)驟3.1得(de)到(dao)(dao)的多組物理(li)毀傷仿(fang)真實驗結(jie)果在坐標系(xi)中進行(xing)標記，利(li)用回歸分析的方法畫出對應曲線，得(de)到(dao)(dao)目標結(jie)構(gou)在該(gai)坐標系(xi)下的損(sun)傷相圖(tu)；

27、步驟(zou)3.3，改變步驟(zou)3.1給(gei)定(ding)的(de)破片參(can)數的(de)數值，重復步驟(zou)3.1～3.2，得(de)到對應的(de)損傷(shang)相(xiang)圖(tu)；

28、步驟(zou)3.4，改(gai)變步驟(zou)3.1給定的破(po)片(pian)參數的類型，重復步驟(zou)3.1～3.3，得到損(sun)傷相(xiang)圖庫。

29、步驟四具體包括以下步驟：

30、步驟4.1，當目(mu)標結(jie)構的零部(bu)件受到破片(pian)打擊(ji)且同時發生多(duo)類損傷模(mo)式(shi)，則(ze)分別對多(duo)類損傷模(mo)式(shi)的本(ben)質特征(zheng)進行分析，找(zhao)出影響該目(mu)標結(jie)構的零部(bu)件受到不同損傷模(mo)式(shi)的基(ji)本(ben)屬性(xing)，建立發動機的物(wu)理毀傷描(miao)述模(mo)型；

31、所述基本屬性包括目標(biao)(biao)部件幾何屬性、目標(biao)(biao)運行工況和目標(biao)(biao)部件特征參數；

32、所述目標物理(li)毀傷描述模(mo)(mo)型包(bao)括目標部件(jian)幾(ji)何屬性變化模(mo)(mo)型、目標運行工況變化模(mo)(mo)型和目標部件(jian)特征參數(shu)變化模(mo)(mo)型；

33、步(bu)驟4.2，根據步(bu)驟4.1得到(dao)的目標物理(li)毀傷描述模(mo)型對(dui)應得到(dao)物理(li)損傷注入方式(shi)；

34、所(suo)述(shu)物(wu)理損傷注入方式包(bao)括改變(bian)目標幾(ji)何物(wu)理屬(shu)性(xing)、改變(bian)目標工況設置和改變(bian)目標部(bu)件特征參(can)數。

35、步驟五具(ju)體包(bao)括(kuo)以下步驟：

36、步驟5.1，將步驟2.2得(de)到的(de)目(mu)標結構的(de)結構簡化模(mo)型導入第三仿(fang)真軟件(jian)中(zhong)，設置目(mu)標結構的(de)拓撲約束關系與(yu)邊界(jie)條件(jian)；

37、步驟5.2，對目(mu)標結(jie)構的(de)部件進行柔性化處理，得到(dao)柔性體；

38、步驟5.3，在(zai)第三仿真(zhen)(zhen)(zhen)軟件(jian)中對目(mu)(mu)標結構的(de)動力(li)部件(jian)施(shi)加主動驅動載荷，設(she)置仿真(zhen)(zhen)(zhen)步和(he)仿真(zhen)(zhen)(zhen)時間，通過(guo)運動學仿真(zhen)(zhen)(zhen)得到正常工作(zuo)狀態下各(ge)動力(li)組件(jian)的(de)運動歷程曲線，即得到目(mu)(mu)標結構的(de)正常工作(zuo)功能仿真(zhen)(zhen)(zhen)模型；

39、所述(shu)第三仿真(zhen)軟件用于對目標結構進行仿真(zhen)前處(chu)理(li)、正常(chang)工作(zuo)功能仿真(zhen)和結果后處(chu)理(li)。

40、步(bu)驟六具體包(bao)括以下步(bu)驟：

41、步驟6.1，判斷目標結構(gou)受破片打擊后目標部件(jian)幾何屬(shu)性(xing)是否發生(sheng)變化，是則確定對應(ying)零部件(jian)的(de)物理毀傷注入方式(shi)為(wei)改(gai)變目標幾何物理屬(shu)性(xing)，根據物理損傷程度對部件(jian)進行挖孔或切削，建立(li)改(gai)變目標幾何物理屬(shu)性(xing)的(de)功(gong)能(neng)毀傷動力學仿(fang)真模型；

42、步驟(zou)6.2，判斷目(mu)標結構受(shou)破片打擊后(hou)，某些相鄰部(bu)件(jian)受(shou)損是(shi)否導致對應零部(bu)件(jian)所受(shou)目(mu)標運(yun)行(xing)工(gong)況發(fa)生變(bian)(bian)化，是(shi)則(ze)確定相應部(bu)件(jian)物理毀(hui)傷(shang)注(zhu)入方(fang)式為改變(bian)(bian)目(mu)標工(gong)況設置(zhi)，根(gen)據相鄰部(bu)件(jian)的應力、負載(zai)和轉速的變(bian)(bian)化進行(xing)該零部(bu)件(jian)修改，建立(li)改變(bian)(bian)目(mu)標工(gong)況設置(zhi)的功(gong)能毀(hui)傷(shang)動力學仿真模型(xing)；

43、步驟6.3，判(pan)斷目(mu)標(biao)(biao)結構受破片打擊后，零部(bu)件(jian)的特征參(can)數是否發生變化，是則確定對應零部(bu)件(jian)的物(wu)理(li)毀(hui)傷注入方式(shi)為改變目(mu)標(biao)(biao)部(bu)件(jian)特征參(can)數，根據物(wu)理(li)損(sun)傷程度對材(cai)料(liao)的強度和摩擦(ca)系數進行調(diao)整(zheng)，建(jian)立改變目(mu)標(biao)(biao)部(bu)件(jian)特征參(can)數的功能毀(hui)傷動力學仿真模型；

44、本發明與(yu)現有(you)技術(shu)相比，有(you)益的技術(shu)效(xiao)果(guo)是：

45、(ⅰ)本發明的(de)通過采用物(wu)理(li)損(sun)傷(shang)注(zhu)入策(ce)略，在物(wu)理(li)損(sun)傷(shang)注(zhu)入的(de)基礎上，通過功能仿真獲得物(wu)理(li)損(sun)傷(shang)注(zhu)入下(xia)的(de)目(mu)標(biao)部(bu)件(jian)功能響應(ying)輸(shu)出結(jie)構(gou)，利用已知的(de)物(wu)理(li)毀傷(shang)輸(shu)入量(liang)求得功能毀傷(shang)響應(ying)量(liang)，實現(xian)了物(wu)理(li)毀傷(shang)向功能毀傷(shang)的(de)傳遞，解決了現(xian)有技(ji)術(shu)(shu)中分析(xi)方法無法獲取目(mu)標(biao)由物(wu)理(li)毀傷(shang)到功能毀傷(shang)的(de)傳遞過程(cheng)的(de)技(ji)術(shu)(shu)問題。

46、(ⅱ)本發明(ming)的物(wu)理損傷注(zhu)(zhu)入(ru)(ru)策(ce)略，包括改(gai)變目(mu)(mu)標(biao)(biao)幾(ji)何物(wu)理屬性、改(gai)變目(mu)(mu)標(biao)(biao)工況設置和改(gai)變目(mu)(mu)標(biao)(biao)部件特征參(can)數三類，能(neng)夠實現物(wu)理毀傷效果基本屬性的注(zhu)(zhu)入(ru)(ru)。