申请/专利权人：中国航天空气动力技术研究院

申请日：2021-12-22

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN114492102B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2022.05.31#实质审查的生效;2022.05.13#公开

摘要：一种编织防热材料考虑物性演变的传热及力学特性确定方法，基于编织防热材料微结构特征的观测结果，建立跨尺度传热及力学特性的分析模型，运用有限元方法预测材料的等效热导率、弹性模量和泊松比，考虑材料在气动加热过程中物性参数的变化，得到材料在不同温度的等效热导率、弹性模量及泊松比预测值。首先，对平面编织防热材料进行细观结构的观测，得到细观结构的组成及尺寸分布规律；然后，建立跨尺度的传热及力学特性分析模型；再次，对不同尺度下所建模型进行网格尺寸分配，生成整体的网格结构，对所建模型施加温度梯度边界条件或力边界条件和位移约束，侧面施加周期性边界条件；最后，求解得到模型不同温度下的等效热导率、弹性模量和泊松比。

主权项：1.一种编织防热材料考虑物性演变的传热及力学特性确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1根据平面编织防热材料的密度，基体密度、纤维的密度、基体的质量百分数和纤维的质量百分数，确定平面编织防热材料的孔隙率及基体体积分数；根据平面编织防热材料的孔隙率和基体的体积分数，确定孔隙在基体中的体积分数；2将孔隙等效为球形，将基体等效为立方体；令球形在立方体中的体积分数等于孔隙在基体中的体积分数，获得基体孔隙尺度下的有限元模型；3对基体孔隙尺度下的有限元模型，进行网格划分并对基体及孔隙中的空气设置不同温度下的热导率，施加不同温度下的温度梯度边界条件，求解获得基体孔隙尺度下的有限元模型在不同温度下的等效热导率；对基体及孔隙中的空气设置不同温度下的弹性模量及泊松比，施加力边界条件以及位移约束，求解获得基体孔隙尺度下的有限元模型在不同温度下的等效弹性模量和泊松比；4对平面编织防热材料进行微结构观测，获得纤维尺度下的微结构图像，基于纤维尺度下的微结构图像对微结构尺寸及分布规律进行统计分析获得纤维尺度结果；将单根纤维等效为圆柱结构，将圆柱结构设置在六边形基体中，从而获得纤维尺度下的六边形有限元模型；同时，将圆柱结构设置在四边形基体中，从而获得纤维尺度下的四边形有限元模型；其中，六边形基体为截面为六边形的柱状结构，四边形基体为截面为正方形的长方体结构；5分别对六边形有限元模型和四边形有限元模型进行网格划分；对纤维设置不同温度下的热导率，对四边形基体和六边形基体分别设置步骤3中获得的基体在不同温度下的等效热导率，施加不同温度下的温度梯度边界条件和周期性边界条件，分别求解获得纤维尺度下六边形有限元模型和四边形有限元模型在不同温度下的等效热导率；对纤维设置不同温度下的弹性模量和泊松比，对四边形基体和六边形基体设置步骤3中获得的基体在不同温度下的等效弹性模量和泊松比，施加力边界条件、位移约束和周期性边界条件，分别求解获得纤维尺度下六边形有限元模型和四边形有限元模型在不同温度下的等效弹性模量和泊松比；6对平面编织防热材料进行微结构观测，获得纤维束尺度下的微结构图像，基于纤维束尺度下的微结构图像对微结构尺寸及分布规律进行分析获得纤维束尺度结果；将纤维束等效为截面椭圆形的柱状结构，柱状结构的轴线为波浪线；将多个柱状结构设置在长方体基体中；结合平移对称、镜面反射和旋转对称理论，获得纤维束尺度下模型；纤维束尺度下模型，包括：全单胞模型、14单胞模型和116单胞模型；7分别对步骤6获得的全单胞模型、14单胞模型和116单胞模型进行纤维束尺度网格划分；对长方体基体设置步骤3获得的基体等效热导率，对纤维束设置步骤5获得的纤维等效热导率；沿铺层方向的两个端面施加不同温度下的温度梯度边界条件，其余四个面施加周期性边界条件，求解获得纤维束尺度下模型沿铺层方向在不同温度下的等效热导率；对长方体基体设置步骤3获得的基体等效弹性模量和泊松比，对纤维束设置步骤5获得的纤维等效弹性模量和泊松比；沿铺层方向的两个端面施加力边界条件及位移约束，其余四个面施加周期性边界条件，求解获得纤维束尺度下模型沿铺层方向在不同温度下的等效弹性模量和泊松比。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国航天空气动力技术研究院 编织防热材料考虑物性演变的传热及力学特性确定方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD