一种炸药超压爆轰状态方程的参数标定方法

本发明涉及炸药爆轰测试，尤其涉及一种炸药超压爆轰状态方程的参数标定方法。

背景技术：

1、近年来发展了多种高动压加载技术，对炸药强爆轰的作用机理、爆轰波传播过程的实验观察、数值计算及其应用技术进行了大量研究。其中，炸药爆轰产物的状态方程作为正确描述炸药作功能力及相互作用过程的基础，用于高能炸药在极强的冲击载荷加载下，可以产生压力和速度等均高于定常c-j爆轰状态的爆轰波。如何精确描述、表征炸药cj点之上的爆轰产物状态方程已成为工程应用领域研究的难点和热点。

2、目前，基于jwl+γ形式的状态方程通常需要先采用圆筒试验，对jwl+γ联合状态方程中的jwl状态方程的参数进行标定，而后结合γ律状态方程与超压爆轰雨果纽实验拟合确定jwl+γ状态方程，然而在通常使用圆筒试验标定时，试验费用及成本较高，并且不确定度高。另一方面，通常的超压爆轰实验多以转镜式高速扫描相机进行超压爆轰测试、电探针发测试炸药的p-u关系，但二者因测试信号质量低、结构复杂、不确定度高等缺点，导致实验结果的参数误差大。

3、因此，亟需一种更加准确的、低成本的、高效的标定超压爆轰状态方程参数的装置及方法。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种炸药超压爆轰状态方程的参数标定方法，用以解决现有炸药超压爆轰状态方程的参数标定方法不准确的、成本高和效率较差的问题。

2、本发明实施例提供了一种炸药超压爆轰状态方程的参数标定方法，包括以下步骤：

3、采用炸药超压爆轰测试，获得炸药界面冲击波粒子速度，基于冲击波动量守恒关系、质量守恒关系及界面连续性条件，得到炸药爆轰产物的p-v关系，其中，p为炸药爆轰产物的冲击波压力，v为炸药爆轰产物的相对比体积；

4、采用实数遗传算法和γ律状态方程，得到炸药超压爆轰状态方程中jwl状态方程参数；其中，所述炸药超压爆轰状态方程为基于炸药强爆轰产物的p-v关系得到的jwl和γ律联合状态方程；

5、基于所述炸药爆轰产物的p-v关系和jwl状态方程参数，得到jwl和γ律联合状态方程的联合参数，完成炸药超压爆轰状态方程参数标定。

6、进一步地，通过以下方式得到炸药爆轰产物的p-v关系：

7、基于设置的炸药超压爆轰测试的物理参数和工况，获得冲击波在炸药试样中的炸药界面冲击波粒子速度和铝试样的冲击波粒子速度；

8、基于所述冲击波在铝试样的冲击波粒子速度和阻抗匹配法，得到铝试样的雨贡纽关系；

9、根据铝试样的雨贡纽关系和冲击波在炸药试样中的炸药界面冲击波粒子速度，得到炸药强爆轰产物的p-v关系。

10、进一步地，所述炸药强爆轰产物的p-v关系表示为：

11、

12、式中，v0表示初始比容，up1表示炸药与lif接触界面的冲击波粒子速度。

13、进一步地，通过以下步骤得到jwl状态方程参数：

14、s21、设定实数遗传算法的初始配置，初始化染色体种群；其中，所述初始配置包括jwl状态方程中参数r1、r2、ω的范围和染色体种群中的染色体个数，所述r1、r2、ω作为染色体的基因构成染色体；

15、s22、基于建立的染色体适用度，将染色体种群的染色体进行选择、交叉和变异，得到新的染色体种群；其中，基于γ律状态方程的压力建立染色体适用度函数；

16、s23、判断是否触发停止标准，若否，则将新的染色体种群作为下一迭代的染色体种群，重复步骤s22和s23，直至触发停止标准，得到此时jwl状态方程中参数a、b、r1、r2、ω的具体值；其中，停止标准包括适用度达到期望值或迭代次数达到最大值或适用度连续预设的迭代次数均未提高。

17、进一步地，通过执行以下步骤得到新的染色体种群：

18、s221、基于染色体适用度，对染色体种群的染色体进行选择，选择出两个优秀染色体；其中，将染色体种群首次选择出的两个优秀染色体个体作为两个初始优秀染色体个体；

19、s222、将选择出的所述两个优秀染色体个体作为父代染色体进行交叉和变异，生成相应的子代染色体，并将染色体种群中的父代染色体更新为相应的子代染色体；

20、s223、判断生成的子代染色体个数是否达到pop-2，若未达到，则重复执行步骤s221-s223；若达到，则生成的pop-2个子代染色体，与连个初始优秀染色体组合生成新的染色体群体。

21、进一步地，通过杂交操作将两个父代染色体进行交叉操作，生成相应的初始子代染色体；再基于变异概率将两个所述初始子代染色体进行染色体变异，生成子代染色体。

22、进一步地，通过以下方式进行杂交操作：

23、

24、式中，表示父代染色体中在第k位的基因值，表示父代染色体中在第k位的基因值，oi,k、oj,k分别表示父代染色体相应的初始子代染色体中在第k位的基因值，α表示在设定范围的随机数。

25、进一步地，通过以下方式进行初始子代染色体变异：

26、

27、式中，c′j,k表示初始子代染色体c′j中在第k位的基因值，o′j,k表示初始子代染色体c′j变异后的子代染色体中在第k位的基因值，cmax、cmin分别为初始子代染色体c′j中在第k位的基因的上、下限，r是[0,1]之间的随机数，决定染色体的变异方向，t为当前的迭代次数，tmax为迭代的最大次数。

28、进一步地，通过以下方式确定所述jwl和γ律联合状态方程的联合参数：

29、将所述炸药爆轰产物的p-v关系中的数据以及jwl状态方程参数代入所述炸药超压爆轰状态方程，利用最小二乘法拟合得到联合参数。

30、进一步地，基于炸药超压爆轰参数测量系统进行炸药超压爆轰测试，所述炸药超压爆轰参数测量系统包括：装药驱动装置、激光探头和测量装置；

31、所述装药驱动装置包括：装药模块、支撑套筒、飞片、限位板和基板；所述支撑套筒通过限位板隔为两段，其中一段依次放置飞片和装药模块，另一段放置所述基板，所述基板上设置有两试样凹槽，用于放置待测试样；

32、所述激光探头正对所述两个试样凹槽；所述激光探头用于将接收的所述测量装置发出的激光束出射至待测试样，并接收待测试样返回的激光束，并将返回的激光束传输至所述测量装置；所述测量装置基于返回的激光束测量冲击波粒子速度。

33、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果：

34、本发明提供了一种炸药超压爆轰状态方程的参数标定方法，通过采用炸药超压爆轰测试，获得炸药界面冲击波粒子速度，进而基于冲击波动量守恒关系、质量守恒关系及界面连续性条件，得到炸药爆轰产物的p-v关系，采用实数遗传算法和γ律状态方程，得到炸药超压爆轰状态方程中jwl状态方程参数，基于所述炸药爆轰产物的p-v关系和jwl状态方程参数，得到jwl和γ律联合状态方程的联合参数，完成炸药超压爆轰状态方程参数标定，实现了炸药超压爆轰状态方程参数的准确且低成本的标定，解决了目前测现有实验参数误差大，可操作性低、精度低等难题，为研究为复合装药内部炸药爆轰反应机理、材料物态方程的标定、能量输出响影规律等奠定基础，可适应于炸药在强爆轰驱动、高幅值稳定宽脉冲加载、一维大尺寸、多样品同步测量、材料物态方程研究等领域等方面，具有良好的社会和经济效益；采用冲击波前后物理量守恒关系式得到强爆轰产物的p-v关系，从而可精确获得炸药爆轰产物的雨贡纽曲线，可为标定jwl与γ联合方程形式中的超压爆轰状态方程参数提供依据。

35、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。