基于灰色理论的两点爆炸起爆参数优化设计

顾强 张世豪 安晓红 张亚

顾强, 张世豪, 安晓红, 张亚. 基于灰色理论的两点爆炸起爆参数优化设计[J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(3): 359-365. doi: 10.11883/1001-1455(2015)03-0359-07
引用本文: 顾强, 张世豪, 安晓红, 张亚. 基于灰色理论的两点爆炸起爆参数优化设计[J]. 爆炸与冲击, 2015, 35(3): 359-365. doi: 10.11883/1001-1455(2015)03-0359-07
Gu Qiang, Zhang Shi-hao, An Xiao-hong, Zhang Ya. Optimization design for priming parameters of two-point explosion based on gray theory[J]. Explosion And Shock Waves, 2015, 35(3): 359-365. doi: 10.11883/1001-1455(2015)03-0359-07
Citation: Gu Qiang, Zhang Shi-hao, An Xiao-hong, Zhang Ya. Optimization design for priming parameters of two-point explosion based on gray theory[J]. Explosion And Shock Waves, 2015, 35(3): 359-365. doi: 10.11883/1001-1455(2015)03-0359-07

基于灰色理论的两点爆炸起爆参数优化设计

doi: 10.11883/1001-1455(2015)03-0359-07
详细信息
    作者简介:

    顾强(1961—), 男, 硕士, 教授, 硕士生导师, hg14gu@163.com

  • 中图分类号: O382

Optimization design for priming parameters of two-point explosion based on gray theory

  • 摘要: 针对混凝土两点爆炸起爆参数选择问题, 提出了一种基于灰色理论的参数优化方法。通过正交试验方法设计试验方案, 运用AUTODYN软件进行了不同起爆参数组合条件下的静爆试验, 计算了起爆参数与爆坑直径、爆坑深度的关联系数和关联度, 进行了单目标因素优化和多目标因素优化, 确定了一组各因素的优选组合, 并进行了试验验证。验证结果表明:采用优化的起爆参数时, 爆坑直径增大(4~42)%, 左爆坑深度增大(0~29)%, 右爆坑深度增大(0~32)%, 两点爆炸混凝土靶体的毁伤效果得到明显改善。
  • 图  1  两点爆炸有限元计算模型

    Figure  1.  FEA calculation model for two-point explosion

    图  2  爆坑半径随装药埋深的变化

    Figure  2.  Variation of crater radius with charge depth

    图  3  2 ms时9种工况下靶体毁伤云图

    Figure  3.  Damage coutors of targets in 9 cases at 2 ms

    图  4  灰色关联分析法步骤

    Figure  4.  Steps of gray relational analysis method

    图  5  优化后起爆参数毁伤云图

    Figure  5.  Damage coutor by means of optimized priming parameters

    表  1  正交试验因素水平

    Table  1.   Factor level of orthogonal experiment

    水平 α β T/μs
    水平1 12.500 0.000 0
    水平2 15.625 0.116 25
    水平3 18.250 0.232 50
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    表  2  正交试验设计方案

    Table  2.   Design schemes of orthogonal experiment

    工况 L1/mm L2/mm T/μs
    1 12.500 0.000 0
    2 12.500 0.116 25
    3 12.500 0.232 50
    4 15.625 0.000 50
    5 15.625 0.116 0
    6 15.625 0.232 25
    7 18.250 0.000 25
    8 18.250 0.116 50
    9 18.250 0.232 0
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    表  3  正交试验各序列区间值像

    Table  3.   Sequences region value of orthogonal experiment

    工况 序列区间值像
    L1 L2 T d h1 h2
    1 0.0 0.0 0.0 0.238 1.0 0.333
    2 0.0 0.5 0.5 0.095 0.2 0.889
    3 0.0 1.0 1.0 0.000 0.2 0.667
    4 0.5 0.0 1.0 0.333 0.2 0.111
    5 0.5 0.5 0.0 0.524 0.2 0.333
    6 0.5 1.0 0.5 0.476 0.6 1.000
    7 1.0 0.0 0.5 0.714 0.4 0.000
    8 1.0 0.5 1.0 0.952 0.2 0.333
    9 1.0 1.0 0.0 1.000 0.0 0.667
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    表  4  不同因素在不同水平下

    Table  4.   Gray relational degrees and gray incidence coefficients between crater diamemter and different factors at different levels

    工况 关联度系数
    L1 L2 T
    1 0.627 0.627 0.627
    2 0.808 0.497 0.497
    3 1.000 0.286 0.286
    4 0.705 0.546 0.375
    5 0.943 0.943 0.433
    6 0.943 0.433 0.943
    7 0.583 0.359 0.651
    8 0.893 0.469 0.893
    9 1.000 1.000 0.286
    关联度 0.834 0.573 0.554
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    表  5  不同因素在不同水平下对左侧爆坑深度的关联度系数和关联度

    Table  5.   Gray relational degrees and gray incidence coefficients between left crater depth and different factors at different levels

    工况 关联度系数
    L1 L2 T
    1 0.444 0.444 0.444
    2 0.800 0.727 0.727
    3 0.800 0.500 0.500
    4 0.727 0.800 0.500
    5 0.727 0.727 0.800
    6 0.889 0.667 0.889
    7 0.571 0.667 0.889
    8 0.500 0.727 0.500
    9 0.444 0.444 1.000
    关联度 0.656 0.634 0.694
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    表  6  不同因素在不同水平下对右侧爆坑深度的关联度系数和关联度

    Table  6.   Gray relational degrees and gray incidence coefficients between right crater depth and different factors at different levels

    工况 关联度系数
    L1 L2 T
    1 0.678 0.678 0.678
    2 0.441 0.643 0.643
    3 0.512 0.678 0.678
    4 0.643 0.863 0.441
    5 0.807 0.808 0.678
    6 0.583 1.000 0.583
    7 0.412 1.000 0.583
    8 0.512 0.807 0.512
    9 0.678 0.678 0.512
    关联度 0.585 0.795 0.590
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    表  7  单指标下平均灰色关联度系数

    Table  7.   Average gray incidence coefficient in single objective function

    试验因素 水平 平均灰色关联度系数
    D h1 h2
    α 12.500 0.812 0.681 0.544
    15.625 0.864 0.781 0.678
    18.250 0.825 0.505 0.534
    β 0.000 0.511 0.637 0.847
    0.116 0.636 0.727 0.753
    0.232 0.573 0.537 0.785
    T/μs 0 0.449 0.748 0.623
    25 0.697 0.835 0.603
    50 0.518 0.500 0.544
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    表  8  多项指标灰色关联系数平均值

    Table  8.   Average gray incidence coefficient in multi-objective function

    试验因素 灰色关联系数
    1 2 3
    L1 0.679 0.774 0.621
    L2 0.665 0.705 0.632
    T 0.607 0.712 0.521
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  • [1] 邓国强, 龙汗, 周早生, 等.钻地弹砂土中聚集爆炸地冲击试验与预测[J].防护工程, 2001(3): 24-28. http://www.cqvip.com/QK/95451X/20013/5689968.html
    [2] 陈志林.关于多点爆炸效应的初步探讨[C]//爆炸作用及其防护学术交流会和学组会成立会.洛阳: 总参工程兵科研三所, 1988.
    [3] 顾文彬, 孙百连, 阳天海, 等.浅层水中沉底爆炸冲击波相互作用数值模拟[J].解放军理工大学学报:自然科学版, 2003, 4(6): 64-68. http://www.cqvip.com/Main/Detail.aspx?id=8953289

    Gu Wen-bin, Sun Bai-lian, Yang Tian-hai, et al. Numerical simulation of explosive shockwave interaction in shallow-layer water[J]. Journal of PLA University of Science and Technology, 2003, 4(6): 64-68. http://www.cqvip.com/Main/Detail.aspx?id=8953289
    [4] 孙百连, 顾文彬, 蒋建平, 等.浅层水中沉底的两个装药爆炸的数值模拟研究[J].爆炸与冲击, 2003, 23(5): 460-465. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-BZCJ200305013.htm

    Sun Bai-lian, Gu Wen-bin, Jiang Jian-ping, et al. Numerical simulation of explosion shock wave interaction in shallow-layer water[J]. Explosion and Shock Waves, 2003, 23(5): 460-465. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-BZCJ200305013.htm
    [5] 李旭东, 刘凯欣, 张光升, 等.冲击波在水泥砂浆板中的聚集效应[J].清华大学学报:自然科学版, 2008, 48(8): 1272-1275. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/qhdxxb200808012

    Li Xu-dong, Liu Kai-xin, Zhang Guang-sheng, et al. Focusing of shock waves in cement mortar plates[J]. Journal of Tsinghua University: Science and Technology, 2008, 48(8): 1272-1275. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/qhdxxb200808012
    [6] 宋浦, 顾晓辉, 王晓鸣, 等.混凝土中的爆坑试验研究[J].火炸药学报, 2005, 28(2): 60-62. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/hzyxb200502018

    Song Pu, Gu Xiao-hui, Wang Xiao-ming, et al. Experimental investigation on cratering of concrete[J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants, 2005, 28(2): 60-62. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/hzyxb200502018
    [7] 叶海旺, 石文杰, 王二猛, 等.金堆城露天矿生产爆破合理微差时间的探讨[J].爆破, 2010, 27(1): 96-98. http://www.cqvip.com/Main/Detail.aspx?id=33170661

    Ye Hai-wang, Shi Wen-jie, Wang Er-meng, et al. Research of reasonable delay intervals in jinduicheng open-pit mine[J]. Blasting, 2010, 27(1): 96-98. http://www.cqvip.com/Main/Detail.aspx?id=33170661
    [8] 穆朝民, 任辉启, 李永池, 等.变埋深条件下饱和土爆炸能量耦合系数的试验研究[J].岩土力学, 2010, 31(5): 1574-1578. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/ytlx201005039

    Mu Chao-min, Ren Hui-qi, Li Yong-chi, et al. Experiment study of explosion energy coupling coefficient with different burial depths in saturated soils[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(5): 1574-1578. http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical/ytlx201005039
    [9] 华尔天, 周科, 费玉莲, 等.基于灰色理论的车门系统参数多目标优化[J].计算机集成制造系统, 2012, 18(3): 486-491. http://www.cqvip.com/QK/97749X/20123/41337341.html

    Hua Er-tian, Zhou Ke, Fei Yu-lian, et al. Multi-objective optimization for automotive door parameters based on grey theory[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2012, 18(3): 486-491. http://www.cqvip.com/QK/97749X/20123/41337341.html
    [10] 吕锋.灰色系统关联度之分辨系数的研究[J].系统工程理论与实践, 1997, 17(6): 49-54. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XTLL706.010.htm

    LüFeng. Research on the identification coefficient of relational grade for grey system[J]. Systems Engineering: Theory and Practice, 1997, 17(6): 49-54. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XTLL706.010.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-02-19
  • 修回日期:  2014-05-17
  • 刊出日期:  2015-05-25

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