随着军事科技与武器系统的发展,防空与反导成为最重要的对抗形式之一,因此战斗部的结构设计和毁伤评估以及可视化视景仿真一直很受各个国家重视。破片式战斗部是一种最为典型的防空导弹战斗部类型,预制破片又是最为常见的破片形成方式。本文在这一研究背景下开展了学习研究,针对预制破片战斗部快速设计和威力场可视化仿真,利用计算机模拟和可视化仿真技术,完成仿真系统软件研发工作。本文的主要研究工作包括以下几个方面:(1)提出了可视化系统的总体框架和模块设计。仿真系统主要划分为前处理系统、计算系统和后处理系统三个子系统,并为每个子系统添加相应功能模块,包括几何建模模块、计算分析模块、结果显示模块、三维动态可视化模块、数据保存模块等,为可视化系统的编制奠定基础。(2)建立了九种装药结构外形、四种装药类型、四种破片形状、三种起爆状态下破片威力参数计算模型。对战斗部破片威力参数计算模型进行了系统的研究和分析,破片威力参数包括静动态下破片初速、飞行衰减速度、破片飞散方向角、破片数、破片分布密度、破片对目标靶板的侵彻作用等。考虑破片形状和材料、起爆方式、结构外形和大小、装药类型等的不同对战斗部威力参数的影响,并对不同结构外形战斗部在不同参数条件下建立了计算模型。(3)研发了预制破片战斗部快速建模及威力场可视化系统。在Windows7操作系统下,基于QT Creator平台,结合C++和Open GL完成系统软件的开发。实现四种基本结构外形和多段组合结构外形的预制破片战斗部快速二维、三维设计建模。针对九种典型战斗部结构,实现四种预制破片外形、四种装药类型、三种起爆状态下破片三维动态飞散过程可视化。(4)对设计系统进行了验证和实例应用。验证及应用表明本文研发的可视化系统是一种方便快捷高效的战斗部快速设计、威力计算和破片三维动态飞散过程可视化的工具。