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龍圖騰網恭喜西安文理學院申請的專利一種基于有限元和層析反演的爆炸沖擊波超壓場重建方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN114943163B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-06發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202210360526.5，技術領域涉及：G06F30/23；該發明授權一種基于有限元和層析反演的爆炸沖擊波超壓場重建方法是由郭亞麗;張偉;張曉麗;劉凌;楊森林;劉珺蕙;柏朗;劉林茂設計研發完成，并于2022-04-07向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于有限元和層析反演的爆炸沖擊波超壓場重建方法在說明書摘要公布了：本發明提供的一種基于有限元和層析反演的爆炸沖擊波超壓場重建方法，首先應用有限元方法進行爆沖擊波超壓計算，以此數值計算結果作為反演重建的初始模型，采用加權廣義逆走時層析成像反演算法對測試區域沖擊波超壓進行層析反演重建，同時，采用數值計算結果對反演過程中出現的異常值進行約束。試驗結果證明，本發明提出的基于有限元和層析反演的爆炸沖擊波超壓場重建方法，可以大幅提高反演重建的精度，同時也提高了迭代收斂的速度。

本發明授權一種基于有限元和層析反演的爆炸沖擊波超壓場重建方法在權利要求書中公布了：1.一種基于有限元和層析反演的爆炸沖擊波超壓場重建方法，其特征在于包括以下步驟：S1、對爆炸沖擊波超壓場測試區域進行網格劃分；S2、利用有限元建模方法建立爆炸模型，得到沖擊波超壓時程曲線，通過沖擊波超壓時程曲線直接得到爆炸沖擊波超壓場測試區域中每個網格的沖擊波峰值超壓，將沖擊波峰值超壓轉換為沖擊波速度并求取速度的倒數作為慢度值，根據各網格的慢度值建立層析成像反演模型的初始模型S0；采用點起爆方式建立有限元模型，有限元模型中包括炸藥柱部分和空氣體系部分，具體包括以下過程：S2.1、利用有限元建模方法建立有限元模型，有限元模型包括炸藥柱和空氣體系；采用JWL狀態方程描述炸藥柱： 其中P為爆轟壓力，V是相對體積，E0是單位體積初始內能，ω為第一材料常數，A為第二材料常數，B為第三材料常數，R1為第四材料常數，R2為第五材料常數；空氣體系采用MAT-NULL材料模型，通過以下狀態方程描述：P＝C0+C1μ+C2μ2+C3μ3+C4+C5μ+C6μ2E2其中C0是第一氣體常數，C1是第二氣體常數，C2是第三氣體常數，C3是第四氣體常數，C4是第五氣體常數，C5是第六氣體常數，C6是第七氣體常數；C0＝C1＝C2＝C3＝C6＝0，C4＝C5＝γ-1，為動力粘度系數，ρ為當前密度，ρ0為初始密度，ρ0＝1.3×10-3gcm3，γ＝1.4，為絕熱指數，E＝2.5×105Pa，為單位體積內能；S2.2、根據有限元模型、式1和式2進行爆炸過程數值模擬計算；S2.3、對模擬計算結果進行提取，得到不同比例距離處超壓時程曲線，從曲線讀取測試區域中每個網格的沖擊波峰值超壓；S2.4、根據沖擊波峰值超壓和速度的關系，通過以下公式將各網格的沖擊波峰值超壓轉換為沖擊波速度： 其中c為沖擊波速度，pm為沖擊波峰值超壓，p0為未擾動的空氣初始壓力，由試驗時的傳感器測試得到，Cair為未擾動的空氣聲速，T0為未擾動的空氣初始溫度，由試驗時的傳感器測試得到；S2.5、對各網格的沖擊波速度求取倒數作為慢度值，以各網格的慢度值作為層析成像反演模型的初始模型S0；S3、利用加權廣義逆走時層析成像方法對爆炸場沖擊波峰值超壓進行反演，輸出符合收斂準則的層析成像反演模型，完成爆炸沖擊波超壓場重建，具體包括以下過程：S3.1、初始賦值：層析成像反演模型S初始賦值為初始模型S0，即S＝S0；S3.2、根據走時層析成像原理有DS＝T4其中，T＝t1,t2…tM'為各條射線走時的M維列向量，由實驗測試得到；S＝s1,s2…sN'為待求解的離散單元慢度向量，為N維未知的列向量，即將層析成像反演模型進行反演的最終目標；D為距離矩陣，是M×N階稀疏矩陣，其中元素為dij，即第i條射線穿過第j個網格的射線長度，在步驟S1對爆炸沖擊波超壓場測試區域進行網格劃分的過程中得到；計算得到數據加權矩陣P，其對角線元素為：diag{P}＝Tp-15計算得到模型加權矩陣QP，其對角線元素為：diag{Q}＝K6其中矩陣Tp的元素為當前模型的各射線的走時，即矩陣K為各射線在第j個網格上的總貢獻，其元素為射線穿越網格單元的長度和與相應單元速度乘積，即矩陣Tp和矩陣K均為對角矩陣且對稱正定；計算得到當前的層析成像反演模型Sh：Sh＝Q-1PDQ-1+P·T7其中迭代次數h初始賦值為1；S3.3、迭代計算并采用有限元數值計算對反演異常值進行約束，即判斷或者是否成立；其中sjh為第j個網格第h次迭代所得的慢度值，smin和smax分別為試驗設定的最小和最大慢度值；若成立，則為初始模型S0中第j個網格的慢度值，然后進入步驟S3.4；否則直接進入步驟S3.4；S3.4、采用以下收斂準則對迭代計算進行收斂性判斷：收斂準則a、第h次迭代與第h-1次迭代解估計的均方相對改變量小于某一數值ε1，ε1≤0.005，即 收斂準則b、走時殘差小于ε2，ε2≤0.005，即 其中ti為M維列向量T的第i個實測走時數據，di為距離矩陣D的第i個行向量，Sh為第h次迭代所得的離散單元慢度向量；若迭代滿足收斂準則a或收斂準則b，則迭代結束，輸出離散單元慢度向量S＝Sh，進入步驟S3.5；否則將h+1賦值給h，返回步驟S3.2進行下一次迭代計算；S3.5、根據慢度和速度的倒數關系得到沖擊波速度，再根據沖擊波速度和超壓關系得到測試區域沖擊波峰值超壓，具體采用式10沖擊波速度轉換為測試區域沖擊波峰值超壓： 式中，pm為沖擊波峰值超壓，c為沖擊波速度，p0為未擾動的空氣初始壓力；cair為未擾動的空氣聲速，對于不同的溫度有：T0為未擾動的空氣初始溫度。

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