炮弹触地爆炸作用下的弹坑形变建模与纹理生成方法

发布时间：2025-06-06 01:38

　　 虚拟地形的动态形变是提升虚拟地理环境动态适应性,使其能够支撑灾害模拟、作战仿真等的重要研究内容,也是研究人地交互作用的重要支撑。以弹坑动态生成为例,从爆炸物理作用力和弹坑形态几何拟合入手,探索虚拟地形形变模型构建方法,提出耦合地质特性的弹坑形态模型计算方法,相比现有成果,该方法同时耦合多种炮弹参数,便于引入地质特性参数,可有效解算不同弹种在不同入射角下对不同地质环境的爆炸效果。同时,改进现有弹坑区域纹理生成方法,新方法考虑了弹坑区域多介质组成情况下纹理贴图的混合问题。使用Unity进行验证,结果表明,建立的弹坑模型可体现不同炮弹入射角、爆炸当量和地质特性的影响,弹坑形变状态与实际较为相似,弹坑区域贴图可反映不同地质纹理影响,研究结果能够为虚拟战场环境中炮弹触地爆炸产生弹坑这一动态变化过程的模拟提供支撑。

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【部分图文】：

图1 岩石中爆炸作用破坏区域示意图

如图1所示，空腔的扩张以及介质的运动变形可分为4个阶段。第一阶段是爆炸空腔扩展阶段，由于空腔中爆炸产物压力大于0.1倍的岩石侧限变形模量ρα02（ρ为岩石的密度，α0为岩石中纵波的传播速度），可以忽略剪应力影响，类似于在不可压缩流体中的扩展。第二阶段为冲击压碎阶段，岩石应力超过压....

图2 弹坑模型水平方向剖面图

首先需要通过以上控制参数确定各个区域的范围。大量的实验表明[16]，爆炸空腔半径R1和H1与Q、爆心附近介质的性质（如岩石侧限变形模量、介质的压碎应力极限、介质的杨氏模量等）有密切关系。在同一介质的情况下，弹坑参数近似符合与爆炸当量1/3.4次方成比例的规律。图3弹坑模型垂直方....

图3 弹坑模型垂直方向剖面图

图2弹坑模型水平方向剖面图因此，可以确定空腔半径R1和弹坑深度H1的计算公式为：

图4 内部变形区域建模示意图

内部变形区域延径向截面的曲线有多种选择，为了保证真实性，同时考虑内部变形区域与空腔区域和外部变形区域的平滑过渡，以及该区域的外围高度可控，提出了基于椭圆面的形态建模方法，即该区域延径向的截面选取椭圆面。该椭圆面在X-Z平面，绕Y轴旋转一周，形成闭合曲面，如图4所示。从图4可以看出....

本文编号：4049594