[发明专利]一种缝合式热防护结构热相关参数的预测方法

权利要求书

1.一种缝合式热防护结构热相关参数的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)基于有限元法，建立缝合式热防护结构的单胞模型；

(2)将单胞模型按材料属性建立子模型，确定参数预测的初始温度；

(3)施加周期性边界条件，计算各子模型的等效刚度矩阵；

(4)对单胞模型施加单位温度差值，计算缝合式热防护结构的等效热参数；

(5)改变分析温度，得到不同温度下缝合式热防护结构的相关弹性参数。

2.如权利要求1所述的缝合式热防护结构热相关参数的预测方法，其特征在于，步骤(1)中缝合式材料的单胞模型根据缝合材料的几何结构确定，缝合线用一维杆单元代替，连接热防护结构。

3.如权利要求1所述的缝合式热防护结构热相关参数的预测方法，其特征在于，步骤(3)计算各子模型的等效刚度矩阵具体包括如下步骤：

(31)根据所建热防护结构模型的材料属性的不同量级建立子模型；

(32)选择每一个子模型，分别施加周期性边界条件，给模型施加对应的单位应变，再根据依次施加的单位正应变得到的应力列阵等于刚度矩阵中相应的一列，依次计算出各边界条件下的单元列阵的应力分布和应变分布，然后采用等式(1)计算出平均应力和平均应变

(33)利用计算的六组边界条件按等式(2)计算出热防护结构的等效刚度矩阵，求逆得到等效柔度矩阵，由等式(3)得到热防护结构各子模型的等效弹性参数。

σ‾ij=1V∫Ωσijdv,ϵ‾ij=1V∫Ωϵijdv---(1)]]>

σ‾ij=C‾ijklϵ‾kl,S‾=C‾-1---(2)]]>

式中，和分别为等效的应力和应变参数，σ_ij和ε_ij分别为每一个子模型单元的应力和应变参数，V为对应子模型的体积，和分别为等效的刚度矩阵和柔度矩阵。

E11=1/S11,E22=1/S22,E33=1/S33μ12=-E11·S12,μ13=-E11·S13,μ23=-E22·S23G23=1/S44,G13=1/S55,G12=1/S66---(3).]]>

4.如权利要求1所述的缝合式热防护结构热相关参数的预测方法，其特征在于，步骤(4)计算缝合式热防护结构的等效热参数具体包括如下步骤：

(41)给热防护结构的子模型施加四边固支约束，保证单胞整体结构不发生任何变形，施加单位温度差；

(42)由等式(4)得到各边界条件下的平均应力和单元的温度梯度，然后将平均热应力归一化，即得到单元温度梯度下结构的热应力，即等效热模量，由等式(5)得到等效热膨胀系数；

βe=σ‾ΔT‾---(4)]]>

式中β^e表示等效热模量，表示单位长度的温度梯度的平均值；

α=C‾-1·β---(5)]]>

式中，α为等效热膨胀系数。