材料热力学特性评估方法、装置、设备及可读存储介质制造方法及图纸

本申请公开了计算机技术领域内的一种材料热力学特性评估方法、装置、设备及可读存储介质。本申请基于同一复合材料的不同尺度的网格结构进行材料热力学特性的求解，在整个求解过程中不同尺度网格的相互映射一次性确定且可并行式求解位移基函数和温度基函数，后续考虑温度对力学特性的影响求解宏观位移分布，因此可耦合求解材料的热力学特性。不同尺度的网格结构可自动求解材料交界面处的数值不连续问题，不需要额外针对交界面处进行计算；并且，该方案还具有尺度不分离特性，由此可更能直接体现细观尺度材料空间分布方式对宏观、细观位移分布的影响。本申请提供的一种材料热力学特性评估装置、设备及可读存储介质，也同样具有上述技术效果。上述技术效果。上述技术效果。

【技术实现步骤摘要】
材料热力学特性评估方法、装置、设备及可读存储介质


[0001]本申请涉及计算机
，特别涉及一种材料热力学特性评估方法、装置、设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]目前，复合材料的热力学特性可借助实验手段和计算手段确定。然而，受复合材料的空间随机以及多尺度分布影响，实验手段获得的结果随机性较大、可重复性差，同时实验成本过高且周期过长。现有的计算手段也存在诸多问题，例如：1.基于FEM（有限元）或FVM（有限体积法）直接求解时，所需的计算量巨大且数值模拟困难；2.基于异质跨尺度混合FEM
‑
FVM求解的过程较复杂，且变量需要在不同数值方法间进行插值传递，降低了计算精度；3.基于多尺度渐进展开理论的FEM的求解过程存在尺度分离问题且不适用于非周期复合材料；4.直接使用FEM存在虚假热应力集中问题，导致真实应力集中位置难以有效准确预测；5.格心型FVM对于交界面存在热应力跳跃问题，交界面位置的参数需要额外处理，会增加计算复杂度。可见，现有的计算手段要么求解过程复杂，要么计算精度低，难以同时保障计算效率和精度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种材料热力学特性评估方法，其特征在于，包括：获取针对同一复合材料构建的第一网格结构和第二网格结构；所述第一网格结构包括多个第一网格，所述第二网格结构包括多个第二网格，任一第二网格大于任一第一网格；确定每个第二网格与多个第一网格之间的映射关系，并按照所述映射关系使每个第二网格映射有多个第一网格中的材料热力学属性；针对每个第二网格，确定当前第二网格的位移基函数和温度基函数，并利用所述位移基函数构建当前第二网格与其映射的任意第一网格之间的位移关系式，利用所述温度基函数构建当前第二网格与其映射的任意第一网格之间的温度关系式；构建同一网格顶点的位移、应力及温度之间的相关关系式；基于积分格式的动力学方程、各位移关系式以及各相关关系式构建所述第二网格结构中各网格顶点的位移求解方程；基于积分格式的瞬态热传导方程和各温度关系式构建所述第二网格结构中各网格顶点的温度求解方程，基于所有温度求解方程得到所述第二网格结构中各网格顶点的温度；基于任意第二网格对应的温度关系式以及该第二网格的4个网格顶点的温度，计算该第二网格映射的任意第一网格的网格顶点的温度，得到所述第一网格结构中各网格顶点的温度；基于所述第二网格结构中各网格顶点的温度或所述第一网格结构中各网格顶点的温度求解所有位移求解方程，得到所述第二网格结构中各网格顶点的位移；将所述第二网格结构中各网格顶点的温度和位移、所述第一网格结构中各网格顶点的温度填充至评估参数集，以利用填充后的评估参数集评估所述复合材料的热力学特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述第一网格结构中的各第一网格为周期型分布，则针对任一个第二网格进行材料热力学属性的映射；若所述第一网格结构中的各第一网格为非周期型分布，则针对每个第二网格分别进行材料热力学属性的映射。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，任一第二网格与其映射的任意第一网格之间的位移关系式为：；其中，任一第二网格U的网格顶点i的位移表示为U（U
ix
,U
iy
），U
ix
为网格顶点i在x轴上的位移，U
iy
为网格顶点i在y轴上的位移；第二网格U有4个网格顶点，i=1,2,3,4；第二网格U映射的任一个第一网格u的网格顶点的位移表示为u（u
x
,u
y
），u
x
为第一网格u的网格顶点在x轴上的位移，u
y
为第一网格u的网格顶点在y轴上的位移；Ψ
ixx
、Ψ
ixy
、Ψ
iyy
、Ψ
iyx
均为第二网格U的位移基函数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，任一第二网格与映射的任意第一网格之间的温度关系式为：
；其中，T
f
为任一第二网格映射的任意第一网格的网格顶点的温度；T
cj
为当前第二网格的第j个网格顶点的温度，j=1,2,3,4；表示当前第二网格的温度基函数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对所述第二网格结构中的每个网格顶点，连接当前网格顶点所属的第二网格的边中点以及该网格顶点所属的第二网格的中心点，得到围绕该网格顶点的控制体，由此确定围绕所述第二网格结构中每个网格顶点的控制体；相...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，刘磊，杜雁霞，蔡兴考，魏东，肖光明，杨肖峰，桂业伟，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：