【摘要】：高聚物粘結(jié)炸藥(PBX)是一種被廣泛應(yīng)用于武器彈藥領(lǐng)域的高能材料,具有相對(duì)較高的爆轟性能和較低的感度。在生產(chǎn)、運(yùn)輸以及貯存過程中,因受外界刺激,結(jié)構(gòu)件發(fā)生意外變形/破壞的情形時(shí)有發(fā)生,影響武器系統(tǒng)的服役安全性和使用可靠性,因此研究PBX的變形與破壞規(guī)律意義重大。本課題針對(duì)PBX變形與破壞規(guī)律研究中,試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)規(guī)律挖掘兩個(gè)層面中現(xiàn)存的兩個(gè)問題,開展了相關(guān)研究。一是以正交試驗(yàn)法為代表的傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,無法依據(jù)未知的試驗(yàn)規(guī)律合理分配試驗(yàn)資源和無法得到具有量化標(biāo)準(zhǔn)的模型;二是由于PBX存在著明顯的拉壓非對(duì)稱性和溫度相關(guān)性,其拉伸壓縮同時(shí)考慮的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系難以描述。本研究提出了自適應(yīng)隨機(jī)試驗(yàn)方法(ARED)。該算法以模型的實(shí)時(shí)誤差作為自適應(yīng)條件,可在自動(dòng)選擇測(cè)試用例的基礎(chǔ)上,輸出符合誤差量化標(biāo)準(zhǔn)的模型。為驗(yàn)證算法的有效性,利用ARED方法與單因素試驗(yàn)(SFE)在雙峰高斯函數(shù),與析因試驗(yàn)(FE)在雙峰曲面函數(shù),peaks函數(shù)上分別選取數(shù)量相近的測(cè)試用例,定性評(píng)價(jià)選點(diǎn)位置與極值點(diǎn)的關(guān)系。同時(shí),分別利用支持向量機(jī)(SVM)算法對(duì)所選測(cè)試用例構(gòu)建模型,并對(duì)驗(yàn)證曲面(或曲線)進(jìn)行預(yù)測(cè),在適用性與精度兩個(gè)層面進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明,自適應(yīng)隨機(jī)試驗(yàn)法可適用于多種因素水平的試驗(yàn),與SFE、FE方法相比,精度更高,能適用于多種因素水平。PBX單軸準(zhǔn)靜態(tài)下的拉伸-壓縮應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系作為本構(gòu)模型建立的基礎(chǔ),對(duì)結(jié)構(gòu)件力學(xué)響應(yīng)預(yù)測(cè)具有重要意義。通過采集TATB基PBX炸藥16個(gè)溫度點(diǎn)下的單軸拉壓應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試數(shù)據(jù),從實(shí)用的角度提出采用SVM算法構(gòu)建該材料的非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。通過分析PBX材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響因素,將溫度與應(yīng)變兩指標(biāo)作為自變量,將應(yīng)力作為因變量,利用網(wǎng)格搜索法(GS)與交叉驗(yàn)證法(CV)尋找最優(yōu)參數(shù),建立了基于SVM算法的可同時(shí)描述所有溫度點(diǎn)PBX炸藥力學(xué)行為的非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,可得基于SVM關(guān)系式的平均絕對(duì)百分誤差(MAPE)最高為7.768%,平均絕對(duì)誤差(MAE)最大為0.8476,描述精度處于較高水平。在一套參數(shù)下,相關(guān)系數(shù)(R)均優(yōu)于0.9987,表現(xiàn)出了良好的適用性。對(duì)TATB基PBX炸藥進(jìn)行了3種不同溫度,每個(gè)溫度下進(jìn)行了3種不同初始應(yīng)力水平的單軸拉伸蠕變?cè)囼?yàn)與單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn),并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建測(cè)試集。將溫度、應(yīng)力水平和時(shí)間作為自變量,應(yīng)變作為因變量,基于SVM算法建立了蠕變應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式。同時(shí),提出一種描述材料分散性的方法——誤差帶。誤差分析結(jié)果表明,在一套參數(shù)下,SVM關(guān)系式的最小相關(guān)系數(shù)為0.99903,模型曲線的擬合度較好,誤差帶具有基本描述材料分散性的能力。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ560.1
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文1 緒論義藥（polymer bonded explosive，PBX）是一種高質(zhì)藥的一種，相對(duì)于其它炸藥具有優(yōu)良的爆轟性能以統(tǒng)之中[1]，某種 PBX 的圖片見圖 1.1。戰(zhàn)斗部中，需要考慮其爆溫、爆壓以及感度等性能指標(biāo)，還需需承受的力學(xué)載荷[2]。而結(jié)構(gòu)件的破壞與否與整個(gè)]，因此，對(duì) PBX 變形與破壞規(guī)律的研究具有重大意

a.連續(xù)測(cè)量 b.間隔測(cè)量圖 1.2 聚苯乙烯 α-θ 曲線由圖 1.2 可知，在 0~60℃的溫度范圍內(nèi)，曲線變化平穩(wěn)，使用少量數(shù)據(jù)點(diǎn)便可對(duì)曲線趨勢(shì)進(jìn)行較為精確的描述。而在 70~100℃的溫度范圍內(nèi)，曲線變化劇烈，需更多數(shù)據(jù)點(diǎn)。在運(yùn)用正交試驗(yàn)法時(shí)，會(huì)使試驗(yàn)點(diǎn)平均分布到整個(gè)溫度范圍內(nèi)，造成試驗(yàn)點(diǎn)分配不合理。綜上，設(shè)計(jì)一種可應(yīng)對(duì)多種因素水平，能夠在進(jìn)行較少輪次的試驗(yàn)時(shí)，輸出具有量化標(biāo)準(zhǔn)的模型是必要的。

間序列（t）和蠕變應(yīng)變（c）4 個(gè)變量。無論是非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，亦或是考慮時(shí)間呈現(xiàn)出了較高的非線性特征。因此，可認(rèn)為以上應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的多元非線性回歸問題。將自變量作為輸入樣本。輸入，包含所有的獨(dú)立變量，ρ1~ρN為輸出。用核函數(shù)將該樣本映射至高維空間并得出結(jié)果，如圖 1.5 所示。乘子，b 為偏置。如此便可將應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系描述中的非線性不可空間的線性可分問題：權(quán)重系數(shù)，b 為偏置。 , , 1,2,..., , ,ni i i ix i n x R Ry f x w x b

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本文編號(hào)：2785324