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龙图腾网恭喜西安文理学院申请的专利一种基于有限元和层析反演的爆炸冲击波超压场重建方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114943163B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210360526.5，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种基于有限元和层析反演的爆炸冲击波超压场重建方法是由郭亚丽;张伟;张晓丽;刘凌;杨森林;刘珺蕙;柏朗;刘林茂设计研发完成，并于2022-04-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于有限元和层析反演的爆炸冲击波超压场重建方法在说明书摘要公布了：本发明提供的一种基于有限元和层析反演的爆炸冲击波超压场重建方法，首先应用有限元方法进行爆冲击波超压计算，以此数值计算结果作为反演重建的初始模型，采用加权广义逆走时层析成像反演算法对测试区域冲击波超压进行层析反演重建，同时，采用数值计算结果对反演过程中出现的异常值进行约束。试验结果证明，本发明提出的基于有限元和层析反演的爆炸冲击波超压场重建方法，可以大幅提高反演重建的精度，同时也提高了迭代收敛的速度。

本发明授权一种基于有限元和层析反演的爆炸冲击波超压场重建方法在权利要求书中公布了：1.一种基于有限元和层析反演的爆炸冲击波超压场重建方法，其特征在于包括以下步骤：S1、对爆炸冲击波超压场测试区域进行网格划分；S2、利用有限元建模方法建立爆炸模型，得到冲击波超压时程曲线，通过冲击波超压时程曲线直接得到爆炸冲击波超压场测试区域中每个网格的冲击波峰值超压，将冲击波峰值超压转换为冲击波速度并求取速度的倒数作为慢度值，根据各网格的慢度值建立层析成像反演模型的初始模型S0；采用点起爆方式建立有限元模型，有限元模型中包括炸药柱部分和空气体系部分，具体包括以下过程：S2.1、利用有限元建模方法建立有限元模型，有限元模型包括炸药柱和空气体系；采用JWL状态方程描述炸药柱： 其中P为爆轰压力，V是相对体积，E0是单位体积初始内能，ω为第一材料常数，A为第二材料常数，B为第三材料常数，R1为第四材料常数，R2为第五材料常数；空气体系采用MAT-NULL材料模型，通过以下状态方程描述：P＝C0+C1μ+C2μ2+C3μ3+C4+C5μ+C6μ2E2其中C0是第一气体常数，C1是第二气体常数，C2是第三气体常数，C3是第四气体常数，C4是第五气体常数，C5是第六气体常数，C6是第七气体常数；C0＝C1＝C2＝C3＝C6＝0，C4＝C5＝γ-1，为动力粘度系数，ρ为当前密度，ρ0为初始密度，ρ0＝1.3×10-3gcm3，γ＝1.4，为绝热指数，E＝2.5×105Pa，为单位体积内能；S2.2、根据有限元模型、式1和式2进行爆炸过程数值模拟计算；S2.3、对模拟计算结果进行提取，得到不同比例距离处超压时程曲线，从曲线读取测试区域中每个网格的冲击波峰值超压；S2.4、根据冲击波峰值超压和速度的关系，通过以下公式将各网格的冲击波峰值超压转换为冲击波速度： 其中c为冲击波速度，pm为冲击波峰值超压，p0为未扰动的空气初始压力，由试验时的传感器测试得到，Cair为未扰动的空气声速，T0为未扰动的空气初始温度，由试验时的传感器测试得到；S2.5、对各网格的冲击波速度求取倒数作为慢度值，以各网格的慢度值作为层析成像反演模型的初始模型S0；S3、利用加权广义逆走时层析成像方法对爆炸场冲击波峰值超压进行反演，输出符合收敛准则的层析成像反演模型，完成爆炸冲击波超压场重建，具体包括以下过程：S3.1、初始赋值：层析成像反演模型S初始赋值为初始模型S0，即S＝S0；S3.2、根据走时层析成像原理有DS＝T4其中，T＝t1,t2…tM'为各条射线走时的M维列向量，由实验测试得到；S＝s1,s2…sN'为待求解的离散单元慢度向量，为N维未知的列向量，即将层析成像反演模型进行反演的最终目标；D为距离矩阵，是M×N阶稀疏矩阵，其中元素为dij，即第i条射线穿过第j个网格的射线长度，在步骤S1对爆炸冲击波超压场测试区域进行网格划分的过程中得到；计算得到数据加权矩阵P，其对角线元素为：diag{P}＝Tp-15计算得到模型加权矩阵QP，其对角线元素为：diag{Q}＝K6其中矩阵Tp的元素为当前模型的各射线的走时，即矩阵K为各射线在第j个网格上的总贡献，其元素为射线穿越网格单元的长度和与相应单元速度乘积，即矩阵Tp和矩阵K均为对角矩阵且对称正定；计算得到当前的层析成像反演模型Sh：Sh＝Q-1PDQ-1+P·T7其中迭代次数h初始赋值为1；S3.3、迭代计算并采用有限元数值计算对反演异常值进行约束，即判断或者是否成立；其中sjh为第j个网格第h次迭代所得的慢度值，smin和smax分别为试验设定的最小和最大慢度值；若成立，则为初始模型S0中第j个网格的慢度值，然后进入步骤S3.4；否则直接进入步骤S3.4；S3.4、采用以下收敛准则对迭代计算进行收敛性判断：收敛准则a、第h次迭代与第h-1次迭代解估计的均方相对改变量小于某一数值ε1，ε1≤0.005，即 收敛准则b、走时残差小于ε2，ε2≤0.005，即 其中ti为M维列向量T的第i个实测走时数据，di为距离矩阵D的第i个行向量，Sh为第h次迭代所得的离散单元慢度向量；若迭代满足收敛准则a或收敛准则b，则迭代结束，输出离散单元慢度向量S＝Sh，进入步骤S3.5；否则将h+1赋值给h，返回步骤S3.2进行下一次迭代计算；S3.5、根据慢度和速度的倒数关系得到冲击波速度，再根据冲击波速度和超压关系得到测试区域冲击波峰值超压，具体采用式10冲击波速度转换为测试区域冲击波峰值超压： 式中，pm为冲击波峰值超压，c为冲击波速度，p0为未扰动的空气初始压力；cair为未扰动的空气声速，对于不同的温度有：T0为未扰动的空气初始温度。

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