[發明專利]非嵌入式多層復合材料導熱系數穩態測量方法

有效

• 申請號: 201910598568.0
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110261432B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 屈治國;郭君
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種非嵌入式多層復合材料導熱系數穩態測量方法，所述方法包括以下步驟：

第一步驟(S100)中，多層復合材料包括g層復合材料層，其中，待辨識材料層m夾持在其中，將待辨識材料層m的導熱系數按照溫度分成n段，每段導熱系數為溫度的一次函數，對多層復合材料做2n組材料隔熱性能測試試驗，材料隔熱性能測試試驗的邊界條件包括多層復合材料正面的定溫邊界和多層復合材料背面的定熱流邊界，當多層復合材料熱穩定后，測量并記錄多層復合材料背面的溫度值，

第二步驟(S200)中，基于所述多層復合材料生成一維模型，并以待辨識材料層為界將其分離為兩個一維模型，基于所述邊界條件分別生成兩個一維模型的邊界條件，兩個一維模型分別基于其邊界條件生成其溫度場，

第三步驟(S300)中，基于所述溫度場生成待辨識材料層的每段導熱系數，以獲得待辨識材料層導熱系數的測量值。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，材料隔熱性能測試試驗中，多層復合材料的正面和背面施加熱沖擊，其余表面絕熱，材料隔熱性能測試試驗的熱沖擊為：多層復合材料正面設定定溫邊界，多層復合材料背面設定定熱流邊界，溫度傳感器布置于多層復合材料的背面，當多層復合材料達到熱穩定后，測量并記錄多層復合材料背面的溫度值。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，第一步驟(S100)，每段導熱系數表示為：其中，為第j溫度段待辨識材料的導熱系數值，j＝1～n，T為溫度，a^j和b^j表示第j溫度段待辨識材料導熱系數的兩個系數。

4.根據權利要求3所述的方法，其中，第二步驟(S200)中，兩個一維模型為AC段一維模型和DB段一維模型，CD段表示導熱系數未知的待辨識材料，AC段一維模型和DB段一維模型的溫度分布均滿足：

AC段一維模型邊界條件為：

DB段一維模型邊界條件為：

得到待辨識材料C點和D點的溫度值和

其中，x為坐標，K為多層復合材料除了層m外的各層的導熱系數，T為溫度，i為材料隔熱性能測試試驗序號，為i組材料隔熱性能測試試驗的多層復合材料正面的溫度設定值，為第i組材料隔熱性能測試試驗的多層復合材料背面的熱流設定值，l₁為AC段材料的總厚度，l₂為DB段材料的總厚度，為第i組材料隔熱性能測試試驗達到熱穩定后多層復合材料背面的溫度測量值。

5.根據權利要求4所述的方法，其中，第三步驟(S300)中，其中第i組材料隔熱性能測試試驗中，待辨識材料內部溫度滿足第i+1組材料隔熱性能測試試驗中，待辨識材料內部溫度滿足以下方程：

第i組材料隔熱性能測試試驗中，C點溫度值為D點溫度值為第i+1組材料隔熱性能測試試驗中，C點溫度值為D點溫度值為將該兩位置的溫度值代入得到第j溫度段導熱系數的兩個系數a^j和b^j。