[发明专利]一种弹药熔铸装药成型过程的数字孪生系统及方法

说明书

为解决现有的弹药熔铸装药成型采用人工经验和试制导致弹药装药成型质量不稳定的技术问题，本发明实施例提供一种弹药熔铸装药成型过程的数字孪生系统及方法，包括：根据生产数据建立装药质量与装药成型工艺参数的耦合数学模型，使用所述耦合数学模型对弹药熔铸装药成型工艺过程进行仿真分析，获取仿真数据；利用大数据技术对所述生产数据和仿真数据进行深加工，融合实测数据与仿真数据重新构造数据集；建立数字孪生模型；进行弹药熔铸装药成型生产线虚实数据互联；使用所述数字孪生模型分析预测弹药熔铸装药成型质量。本发明实施例采用所述数字孪生模型预测弹药熔铸装药成型质量，实现了通过数字孪生系统对弹药熔铸装药成型过程的把控。

技术领域

本发明涉及一种弹药熔铸装药成型过程的数字孪生系统及方法。

背景技术

弹药熔铸装药成型是将低熔点的载体炸药(如TNT(梯恩梯)、DNAN(二硝基苯甲醚))加热融化，加入高能固相组分(如RDX(黑索金)、HMX(奥克托金))混合形成淤浆后，注入模具或弹体，经冷却、凝固成具有一定形状、尺寸装药的成型方法，具有弹药适应性强、装药效率高、易于回收利用及制造成本低等优点，是弹药的主流装药工艺方法。

弹药熔铸装药成型过程涉及物态、热量、体积等多种物理变化，首先是物态由液态变为固态，其次炸药结晶过程体积收缩、释放热量，是一个复杂的传热、传质过程，经历降温、相变、晶体形成和成长等，成型过程中温度场、应力场等工艺参数均发生动态变化，一旦中间某个环节工艺参数控制不当，就会在药柱中形成气泡、孔隙、裂纹等缺陷，严重影响弹药的技战术指标和使用安全。

国内现有弹药生产企业在弹药熔铸装药成型生产工艺技术上仍主要沿用传统经验方法，以技术操作人员的工作经验和产品试制为主，对生产过程的研究仍基本采用静态观察、模拟实验和破坏性检验相结合的方法，对很多工艺技术环节、对生产过程演化规律和变化机制的研究还缺乏有效的方法。在此过程中的种种人为因素导致最终弹药装药成型质量不稳定、产品试制周期长、投入成本高等，同时生产现场信息交互不够及时全面、可视化程度低严重制约了生产安全。

发明内容

为解决现有的弹药熔铸装药成型采用人工经验和试制导致弹药装药成型质量不稳定的技术问题，本发明实施例提供一种弹药熔铸装药成型过程的数字孪生系统及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明实施例提供一种弹药熔铸装药成型过程的数字孪生方法,包括：

S1.获取弹药熔铸装药成型物理实体生产线生产数据；

S2.根据所述生产数据建立装药质量与装药成型工艺参数的耦合数学模型，使用所述耦合数学模型对弹药熔铸装药成型工艺过程进行仿真分析，获取仿真数据；

S3.利用大数据技术对所述生产数据和仿真数据进行深加工，以消除生产数据和仿真数据中存在的噪声成分和冗余信息，融合实测数据与仿真数据重新构造数据集；

S4.使用所述数据集以多尺度的建模架构对弹药熔铸装药成型物理实体进行数字孪生建模，建立数字孪生模型；

S5.使用生产数据和仿真数据与数字孪生模型，进行弹药熔铸装药成型生产线虚实数据互联，建立生产数据和仿真数据与数字孪生模型之间的一一对应互联关系；

S6.使用所述数字孪生模型分析预测弹药熔铸装药成型质量。

进一步的，所述方法还包括：

S7.使用弹药装药成型质量预测参数更新生产数据的相应参数数据，返回S2。

进一步的，所述方法还包括：

S8.使用弹药装药成型质量预测参数更新弹药熔铸装药成型工艺参数以改变弹药熔铸装药成型物理实体生产线的生产数据，返回S1。