
Acta Armamentarii ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (10): 250425-.doi: 10.12382/bgxb.2025.0425
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CHEN Qingqing1,2, ZHANG Jie1,2,*(
), WANG Zhiyong1,2, ZHAO Tingting1,2, ZHANG Yuhang3, WANG Zhihua1,2
Received:2025-05-29
Online:2025-11-05
Contact:
ZHANG Jie
CHEN Qingqing, ZHANG Jie, WANG Zhiyong, ZHAO Tingting, ZHANG Yuhang, WANG Zhihua. A Predictive Model for Penetration Efficiency of Semi-Infinite Metallic Targets Based on Dimensional Constraints and Symbolic Regression[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(10): 250425-.
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| 种类 | 侵彻方式 | 统计分析 | 杆弹长径 比L/D | 弹靶密度比 ρt/ρp | 弹靶刚度比 HBt/HBp | Johnson破坏数 ρpV2/HBt | 侵彻效率 P/L |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最大值 | 9.99 | 2.90 | 5.8 | 1051.7 | 3.22 | ||
| 最小值 | 1 | 0.35 | 0.14 | 2.38 | 0.01 | ||
| 低速侵彻V<2000m/s | 均值 | 3.50 | 1.01 | 1.13 | 115.3 | 0.61 | |
| 中位数 | 3 | 1 | 1 | 58.81 | 0.50 | ||
| 短杆弹L/D<10 | 标准差 | 1.82 | 0.62 | 1.13 | 154 | 0.51 | |
| 最大值 | 9.99 | 2.90 | 5.8 | 9859.6 | 7 | ||
| 最小值 | 1 | 0.35 | 0.07 | 64.77 | 0.29 | ||
| 高速侵彻V≥2000m/s | 均值 | 3.59 | 0.85 | 0.96 | 930.26 | 1.69 | |
| 中位数 | 3 | 1 | 0.91 | 351.7 | 1.49 | ||
| 标准差 | 2.39 | 0.53 | 0.86 | 1525.54 | 0.99 | ||
| 最大值 | 32.04 | 4.15 | 1.32 | 349.40 | 2.18 | ||
| 最小值 | 10 | 0.17 | 0.18 | 8.34 | 0.01 | ||
| 低速侵彻V<1300m/s | 均值 | 11.58 | 0.78 | 0.74 | 71.67 | 0.39 | |
| 中位数 | 10 | 0.46 | 0.63 | 60.7 | 0.31 | ||
| 长杆弹L/D≥10 | 标准差 | 4.69 | 0.84 | 0.32 | 62.23 | 0.40 | |
| 最大值 | 32.04 | 4.15 | 1.32 | 3836.7 | 3.61 | ||
| 最小值 | 10 | 0.17 | 0.18 | 41.10 | 0.16 | ||
| 高速侵彻V≥1300m/s | 均值 | 12.56 | 0.74 | 0.71 | 355.88 | 1.12 | |
| 中位数 | 10 | 0.46 | 0.63 | 248.03 | 1.05 | ||
| 标准差 | 5.32 | 0.80 | 0.29 | 444.01 | 0.56 |
Table 1 Bounds of the independent variables in the penetration into semi-infinite metal target
| 种类 | 侵彻方式 | 统计分析 | 杆弹长径 比L/D | 弹靶密度比 ρt/ρp | 弹靶刚度比 HBt/HBp | Johnson破坏数 ρpV2/HBt | 侵彻效率 P/L |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 最大值 | 9.99 | 2.90 | 5.8 | 1051.7 | 3.22 | ||
| 最小值 | 1 | 0.35 | 0.14 | 2.38 | 0.01 | ||
| 低速侵彻V<2000m/s | 均值 | 3.50 | 1.01 | 1.13 | 115.3 | 0.61 | |
| 中位数 | 3 | 1 | 1 | 58.81 | 0.50 | ||
| 短杆弹L/D<10 | 标准差 | 1.82 | 0.62 | 1.13 | 154 | 0.51 | |
| 最大值 | 9.99 | 2.90 | 5.8 | 9859.6 | 7 | ||
| 最小值 | 1 | 0.35 | 0.07 | 64.77 | 0.29 | ||
| 高速侵彻V≥2000m/s | 均值 | 3.59 | 0.85 | 0.96 | 930.26 | 1.69 | |
| 中位数 | 3 | 1 | 0.91 | 351.7 | 1.49 | ||
| 标准差 | 2.39 | 0.53 | 0.86 | 1525.54 | 0.99 | ||
| 最大值 | 32.04 | 4.15 | 1.32 | 349.40 | 2.18 | ||
| 最小值 | 10 | 0.17 | 0.18 | 8.34 | 0.01 | ||
| 低速侵彻V<1300m/s | 均值 | 11.58 | 0.78 | 0.74 | 71.67 | 0.39 | |
| 中位数 | 10 | 0.46 | 0.63 | 60.7 | 0.31 | ||
| 长杆弹L/D≥10 | 标准差 | 4.69 | 0.84 | 0.32 | 62.23 | 0.40 | |
| 最大值 | 32.04 | 4.15 | 1.32 | 3836.7 | 3.61 | ||
| 最小值 | 10 | 0.17 | 0.18 | 41.10 | 0.16 | ||
| 高速侵彻V≥1300m/s | 均值 | 12.56 | 0.74 | 0.71 | 355.88 | 1.12 | |
| 中位数 | 10 | 0.46 | 0.63 | 248.03 | 1.05 | ||
| 标准差 | 5.32 | 0.80 | 0.29 | 444.01 | 0.56 |
| 超参数名称与 说明 | 不同侵彻工况下的超参数取值 | |||
|---|---|---|---|---|
| 短杆弹低速 | 短杆弹高速 | 长杆弹低速 | 长杆弹高速 | |
| 种群规模 | 960 | 820 | 920 | 930 |
| 迭代次数 | 472 | 350 | 430 | 456 |
| 惩罚项系数 | 0.006 | 0.004 | 0.01 | 0.07 |
Table 2 GPSR-based model hyperparameter configurations across different penetration conditions
| 超参数名称与 说明 | 不同侵彻工况下的超参数取值 | |||
|---|---|---|---|---|
| 短杆弹低速 | 短杆弹高速 | 长杆弹低速 | 长杆弹高速 | |
| 种群规模 | 960 | 820 | 920 | 930 |
| 迭代次数 | 472 | 350 | 430 | 456 |
| 惩罚项系数 | 0.006 | 0.004 | 0.01 | 0.07 |
| 操作符 | 复杂度系数 | 操作符 | 复杂度系数 | |
|---|---|---|---|---|
| 常数 | 1 | 除 | 2 | |
| 输入变量 | 1 | 指数函数 | 4 | |
| 加 | 1 | 幂函数 | 5 | |
| 减 | 1 | 平方根 | 4 | |
| 乘 | 1 | 绝对值 | 4 |
Table 3 Complexity coefficient of a particular operation
| 操作符 | 复杂度系数 | 操作符 | 复杂度系数 | |
|---|---|---|---|---|
| 常数 | 1 | 除 | 2 | |
| 输入变量 | 1 | 指数函数 | 4 | |
| 加 | 1 | 幂函数 | 5 | |
| 减 | 1 | 平方根 | 4 | |
| 乘 | 1 | 绝对值 | 4 |
| 侵彻工况 | 训练集 | 测试集 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MSE | R2 | MAE | MAPE/% | EVS | MSE | R2 | MAE | MAPE/% | EVS | |
| 短杆弹低速侵彻 | 0.01 | 0.93 | 0.09 | 37 | 0.93 | 0.03 | 0.89 | 0.12 | 56 | 0.89 |
| 短杆弹高速侵彻 | 0.09 | 0.91 | 0.22 | 18 | 0.92 | 0.10 | 0.87 | 0.23 | 15 | 0.87 |
| 长杆弹低速侵彻 | 0.02 | 0.81 | 0.11 | 73 | 0.82 | 0.02 | 0.94 | 0.09 | 82 | 0.95 |
| 长杆弹高速侵彻 | 0.02 | 0.94 | 0.09 | 10 | 0.94 | 0.02 | 0.93 | 0.10 | 13 | 0.92 |
Table 4 Evaluation metrics of the penetration efficiency expressions under different penetration conditions
| 侵彻工况 | 训练集 | 测试集 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| MSE | R2 | MAE | MAPE/% | EVS | MSE | R2 | MAE | MAPE/% | EVS | |
| 短杆弹低速侵彻 | 0.01 | 0.93 | 0.09 | 37 | 0.93 | 0.03 | 0.89 | 0.12 | 56 | 0.89 |
| 短杆弹高速侵彻 | 0.09 | 0.91 | 0.22 | 18 | 0.92 | 0.10 | 0.87 | 0.23 | 15 | 0.87 |
| 长杆弹低速侵彻 | 0.02 | 0.81 | 0.11 | 73 | 0.82 | 0.02 | 0.94 | 0.09 | 82 | 0.95 |
| 长杆弹高速侵彻 | 0.02 | 0.94 | 0.09 | 10 | 0.94 | 0.02 | 0.93 | 0.10 | 13 | 0.92 |
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