炮弹毁伤建模与仿真方法研究

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1、中图分类号：TP311论文编号：102871615-S049学科分类号：081200硕士学位论文炮弹毁伤建模与仿真方法研究研究生姓名张进强学科、专业软件工程研究方向计算机仿真指导教师蒋夏军讲师南京航空航天大学研究生院计算机科学与技术学院二О一五年四月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofComputerScienceandTechnologyTheResearchonModelingandSimulationforShellFragmentDamageAThes

2、isinSoftwareEngineerbyZhangJinqiangAdvisedbyLecturerJiangXiajunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApril，2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论摘要炮弹威力的传统衡量标准主要依据炮弹的毁伤面积或毁伤半径，这种方法基于概率法计算实现，由于目标分布密度的不确定性，导致计算结果不准确，无法满足精确打击的需要。针对这一关键问题，本文在炮弹威力计算上展开了深入研究，提出了基于射击迹线的炮弹威力计算方法，并结合可视化仿真技术加以实现。首先，分析了影响炮弹威力的主要因素。分别对弹丸的内弹道、外弹道建立对应的数学模型，并分析了随机风因素对炮

4、弹落点散布的影响；分析了影响炮弹破片射击迹线的因素，并建立相应的数学模型，依次计算每个有效破片的参数。其次，单步法和多步法在求解常微分方程组时，均不能有效满足计算效率和精度的需求。在此基础上，提出了龙格库塔法转亚当姆斯法的算法，并通过实验进行验证，提供了求解效率及计算精度。最后，分析了碰撞检测的各种方法后，考虑到可视化仿真真实性和实时性，提出了基于AABB包围盒的弹目交会碰撞检测模型，并通过C#、Matlab和OpenGL混编实现了三维实景仿真，可以方便研究者从多个角度观察弹丸的飞行轨迹及破片毁伤目标的全过程，视景仿真动画逼真、流畅。关键词：仿真，弹道，破片毁伤，

5、射击迹线，数值计算，碰撞检测I炮弹毁伤建模与仿真方法研究ABSTRACTThetraditionalmeasureofshelllethalityisdamageareaorradius,whichisbasedonprobability.Invirtueoftheuncertaintyofthetargetdistributiondensity,thefinalresultwillbeimpreciseandcannotrealizetheprecisestrike.Toaddressthisproblem,thispaperproposesanewmethod

6、onthebasisoffragmentshotline,whichisrealizedthroughthevisualsimulation.Firstly,thispaperanalysesthemainfactorsaffectingtheartillerypower.Themathematicalmodelofinteriorballisticsandexternaltrajectoryareestablishedrespectively,andtheinfluenceofrandomwindforthelatterisanalized.Differentf

7、actorsaffectingfragmentshotlineisdiscussed,thecorrespondingmathematicalmodelisestablished,andallkindsofparametersarecalculatedforeachvalidfragment.Secondly,bothsinglestepmethodandmultistepmethodtosolveordinarydifferentialequationscannotmeetthedemandofcomputationalefficiencyandaccuracy

8、.This