[发明专利]一种确定药型罩顶部过渡圆弧方程及药型罩外形轮廓的方法

说明书

本发明公开了一种确定药型罩顶部过渡圆弧方程及药型罩外形轮廓的方法，利用金属比例数学方程，按照设定的约束条件，选择黄金比例、白银比例以及青铜比例等，给出药型罩顶部过渡圆弧的曲线方程，然后联立药型罩的轮廓曲面方程，得到二者的相交或相切的交点，以便高效准确地确定药型罩整体的轮廓结构。

技术领域

本发明属于药型罩设计成型技术领域，涉及一种确定药型罩顶部过渡圆弧方程的方法及确定整个药型罩外形轮廓的方法。

背景技术

药型罩在侵彻力学里面具有重要作用，药型罩的形状结构轮廓、口径尺寸以及顶部过渡圆弧曲率是药型罩形成爆炸成形弹丸(EFP)或者射流(侵彻体)等模态选择以及侵彻威力的重要影响因素。药型罩一般为薄壁的回转体件，可视为由一条曲线方程绕轴线进行360°旋转所形成的几何体，不同类型的药型罩轮廓可得到不同形状杵体、不同长径比以及不同速度的侵彻体。当前，对于药型罩形状结构的定量确定和参数加工仍然是研究热点。

但是目前对于采用双曲面、抛物面和锥形面等轮廓曲面方程的药型罩，其形状结构存在一定问题，即实际设计加工的药型罩的顶部结构被截断形成开口，从而导致没有圆弧过渡，而药型罩顶部不同的过渡形式对于药型罩的加工效率、工艺安排以及侵彻体的成型具有重要影响。

目前确定药型罩顶部过渡圆弧的方式大多是靠人为经验进行确定，存在缺陷。

发明内容

发明目的：为了解决目前药型罩顶部结构存在的过渡圆弧结构的问题，本发明提出了一种确定药型罩顶部过渡圆弧方程的方法及确定整个药型罩外形轮廓的方法，以金属比例数学方法和曲面方程相交求解为理论基础，减少由经验或随意确定的缺陷，可高效、准确获得药型罩顶部过渡圆弧曲线方程以及整个药型罩的外形轮廓。技术方案：本发明提出了一种确定药型罩顶部过渡圆弧方程的方法，包括以下步骤：

步骤1：建立空间三维坐标系x、y、z，设定约束条件以及设定药型罩在yoz平面的投影曲线方程f(y,z)，在约束条件下，将投影曲线方程f(y,z)绕z轴旋转，得到药型罩初始曲面旋转方程f(x,y,z)；

步骤2：根据药型罩顶部的开口直径及其圆心位置，作为初始的第1个圆的直径；

步骤3：确定金属比例分割方法，利用确定的金属比例分割方法将步骤2得到的初始的第1个圆的直径线段分为N+1段，包括一个或多个长线段A和一个短线段B，使初始的第1个圆的直径线段长度与一个长线段A的比值等于长线段A与短线段B的比值，该比值为金属数字λ_N，其中，N为自然数且大于等于1；根据金属数字λ_N确定下一个球半径及确定下一个球的球心，得到金属比例的球方程；

步骤4：根据加工工艺和所需要的过渡圆弧的曲率范围，得到由金属比例的球方程衍生出的球型曲面方程，该衍生出的球型曲面方程为药型罩顶部过渡圆弧方程；

步骤5：根据药型罩顶部过渡圆弧方程，对药型罩的顶部结构进行加工，得到具有过渡圆弧的药型罩顶部结构。

本发明还提出了一种确定整个药型罩外形轮廓的方法，包括以下步骤：

S100：将根据一种确定药型罩顶部过渡圆弧方程的方法得到的药型罩顶部过渡圆弧方程与该药型罩顶部过渡圆弧方程对应的药型罩初始曲面旋转方程f(x,y,z)进行相切或相交，得到药型罩外形轮廓的过渡点；

S200：由药型罩顶部过渡圆弧方程构成药型罩的上端轮廓，由药型罩初始曲面旋转方程f(x,y,z)构成药型罩的下端轮廓，由过渡点所形成的圆周构成药型罩的联接轮廓。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：