(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111653080.7 (22)申请日 2021.12.3 0 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114297861 A (43)申请公布日 2022.04.08 (73)专利权人 中国人民解 放军军事科学院国防 工程研究院 地址 100036 北京市海淀区太平路2 2号院 (72)发明人 吴应祥　陶西贵　秦有权　马媛媛　 赵健　 (74)专利代理 机构 北京智乾知识产权代理事务 所(普通合伙) 11552 专利代理师 华冰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G16C 60/00(2019.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 110110364 A,2019.08.09 审查员 黄明昊 (54)发明名称 弹体与可动类防弹障碍物碰撞分析方法 (57)摘要 本发明提出一种弹体与可动类防弹障碍物 碰撞分析方法， 建立弹体瞬间撞击模 型与异形结 构的瞬间撞击模 型； 得到异形结构质心到被撞击 点B之间的距离HB以及碰撞后异形结构上被撞击 点的速度v'B在y轴速度分量投影v'By； 根据碰撞 后弹头速度在y轴方向的分量投影v'Ay与材料恢 复系数e、 撞击前的弹体的质心速度vc以及弹体 的入射方向与撞击面之间的夹角 θ之间的关系 得到碰撞后异形结构的质心速度在y轴的分量 v'Hy、 碰撞后弹体的角速度ωc2、 碰撞后弹体质心 速度在y轴的分量v'cy、 碰撞后异形结构的角速 度ωH2以及碰撞冲量I。 本发明可为使用非固定 障碍物防护延期引信弹药侵彻结构的研究与设 计及对周围目标的毁伤分析提供了科 学方法。 权利要求书3页 说明书11页 附图3页 CN 114297861 B 2022.11.22 CN 114297861 B 1.一种弹体与可动类防弹障碍物碰撞分析 方法， 其特 征在于， 其具体包括如下步骤： 步骤一： 异形 结构碰撞前处于静止状态且撞击前 该异形结构处于自由状态： 步骤二： 建立弹体瞬间撞击模型， 得到碰撞后弹头速度在y轴方向的分量投影v ′Ay， 通过 碰撞后弹头 速度在y轴方向的分量投影v ′Ay带动所述弹体进行偏转； 根据平面 运动撞击方程可 得： mcv′cx‑mcvcx＝∑Ix ‑mcv′cy‑mcvcy＝∑Iy JCωc2‑JCωc1＝∑MC(I(e)) 其中， vcx为撞击前弹体质心速度在x轴方向的分量； vcy为撞击前弹体质心速度在y轴方向的分量； v′cx为撞击后弹体质心速度在x轴方向的分量； v′cy为撞击后弹体质心速度在y轴方向的分量； Ix为碰撞时弹体受到x轴方向的碰撞冲量； Iy为碰撞时弹体受到y轴方向的碰撞冲量； JC为弹体绕其质心的转动惯量； ωc1为碰撞前弹体的角速度； ωc2为碰撞后弹体的角速度； ∑MC(I(e))为碰撞冲量对弹体质心之矩的矢量和； mc为弹体质量； 步骤三： 建立异形结构的瞬间撞击模型， 碰撞后异形结构上被撞击点的速度v ′B等于碰 撞后异形结构的速度v ′H与碰撞后被撞击点的速度相 对于异形结构质心的速度v ′BH的矢量 和； 得到异形结构质心到被撞击点B之间的距离HB以及碰撞后异形结构上被撞击点的速度 v′B在y轴速度分量投影v ′By； 质点系无外力作用情况下， 弹体受到的冲量与结构受到的冲量大小相等且方向相反， 可得： mHv′Hx‑mHvHx＝∑Ix ‑mHv′Hy‑mHvHy＝‑∑Iy JHωH2‑JCωH1＝∑MC(I(e)) 其中， vHx为撞击前异形 结构质心速度在x轴方向的分量； vHy为撞击前异形 结构质心速度在y轴方向的分量； v′Hx为撞击后异形 结构质心速度在x轴方向的分量； v′Hy为撞击后异形 结构质心速度在y轴方向的分量； Ix为碰撞时异形 结构受到x轴方向的碰撞冲量； Iy为碰撞时异形 结构受到y轴方向的碰撞冲量； JH为异形结构绕其质心的转动惯量； ωH1为碰撞前异形 结构的角速度； ωH2为碰撞后异形 结构的角速度； ∑MC(I(e))为碰撞冲量对弹体质心之矩的矢量和； mH为异形结构的质量；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114297861 B 2步骤四： 引入材 料恢复系数 e； 其中， 其中， v′By为碰撞后异形 结构上被撞击点的速度v ′B在y轴速度分量投影； v′Ay为碰撞后弹头 速度在y轴方向的分量投影； vc为碰撞前的弹体的质心速度； θ 为碰撞前弹体与异形 结构表面切面的夹角； 由此， 得到碰撞后弹头速度在y轴方向的分量 投影v′Ay与材料恢复系数e、 撞击前的弹体 的质心速度vc以及弹体的入射方向与撞击面之间的夹角 θ 之间的关系； 步骤五： 根据弹体瞬间撞击模型和异形结构的瞬间撞击模型以及碰撞后弹头速度在y 轴方向的分量投影v ′Ay与碰撞后异形结构上被撞击点的速度v ′B在y轴速度分量投影v ′By， 得 到碰撞后异形结构的质心速度在y轴的分量v ′Hy、 碰撞后弹体的角速度ωc2、 碰撞后弹体质 心速度在y轴的分量v ′cy、 碰撞后异形 结构的角速度ωH2以及碰撞冲量 I。 2.如权利要求1所述的弹体与 可动类防弹障碍物碰撞分析方法， 其特征在于， 撞击前弹 体的角速度ωc1为0； 撞击前 所述异形 结构的速度vH和角速度ωH1均为0。 3.如权利要求2所述的弹体与 可动类防弹障碍物碰撞分析方法， 其特征在于， 建立弹体 瞬间撞击模型的步骤如下： S1： 以异形结构的撞击面所在方向为x轴且以垂直于该撞击面的方向为y轴， 建立初始 坐标系， 弹体的入射方向与撞击面之间的夹角为θ； S2： 根据平面 运动撞击方程， 得到 碰撞后弹体质心速度在x轴方向的分量v ′cx； S3： 根据速度合成定理， 得到 碰撞后弹头 速度在y轴方向的分量投影v ′Ay。 4.如权利要求3所述的弹体与 可动类防弹障碍物碰撞分析方法， 其特征在于， 弹体与异 形结构发生碰撞时弹体受到y轴方向的碰撞冲量Iy， 弹体与异形结构发生碰撞时弹体 受到x 轴方向的碰撞冲量 Ix为零。 5.如权利要求4所述的弹体与 可动类防弹障碍物碰撞分析方法， 其特征在于， 弹体与异 形结构的碰撞后弹体质心速度 在x轴方向的分量v ′cx与撞击前弹体质心速度 在x轴方向的分 量vcx相等； 碰撞后弹体质心速度在x轴方向的分量v ′cx的表达式如下 所示： v′cx＝vcx＝vccosθ 其中， vcx为撞击前弹体质心速度在X轴方向 的分量； v ′cx为撞击后弹体质心速度在X轴方 向的分量； vc为撞击前的弹体的质心速度； θ 为弹体的入射方向与撞击面之间的夹角。 6.如权利要求5所述的弹体与 可动类防弹障碍物碰撞分析方法， 其特征在于， 碰撞后弹 头速度在y轴方向的分量投影v ′Ay如下式所示： v′Ay＝v′cy+l′cosθ·ωc2 其中， v′cy为碰撞后弹体质心速度在y方向上的分量； θ 为弹体的入射方向与撞击面之间的夹角； l′为弹体端部A点与弹体质心c之间的距离 。 7.如权利要求6所述的弹体与 可动类防弹障碍物碰撞分析方法， 其特征在于， 异形结构 质心到被撞击点B之间的距离 HB为权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114297861 B 3