[發(fā)明專利]大梯度快時(shí)變極端高溫環(huán)境空天飛機(jī)結(jié)構(gòu)熱強(qiáng)度評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210582650.6
• 申請(qǐng)日: 2022-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN114676508B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王彬文;秦強(qiáng);陳宏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/23;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京棧橋知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

本發(fā)明提供了大梯度快時(shí)變極端高溫環(huán)境空天飛機(jī)結(jié)構(gòu)熱強(qiáng)度評(píng)估方法，屬于飛機(jī)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。方法包括以下步驟：S1、構(gòu)建飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)有限元模型；S2、對(duì)飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行仿真分析，得到力熱耦合下的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)數(shù)據(jù)；S3、基于靜熱強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建線性/非線性飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)溫度?強(qiáng)度關(guān)聯(lián)式；S4、確立飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)的熱強(qiáng)度準(zhǔn)則公式，定義等效安全系數(shù)；S5、通過等效安全系數(shù)評(píng)估飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)熱強(qiáng)度。本發(fā)明解決了現(xiàn)有熱強(qiáng)度評(píng)估方法只能對(duì)恒定高溫下飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱強(qiáng)度評(píng)估，不能滿足復(fù)雜熱載荷分布與時(shí)變條件下熱強(qiáng)度評(píng)估要求的問題，具有適應(yīng)復(fù)雜條件、判斷準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛機(jī)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及大梯度快時(shí)變極端高溫環(huán)境空天飛機(jī)結(jié)構(gòu)熱強(qiáng)度評(píng)估方法。

背景技術(shù)

在空天飛機(jī)熱強(qiáng)度測(cè)試中，對(duì)于飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)的熱強(qiáng)度評(píng)估是其中的一個(gè)重要部分，碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷復(fù)合材料結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度、高斷裂韌性、低密度、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕和抗熱震等優(yōu)良性能，目前在飛機(jī)航空航天領(lǐng)域高溫結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。高溫陶瓷基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的應(yīng)用需要在設(shè)計(jì)階段對(duì)陶瓷基復(fù)材結(jié)構(gòu)開展熱強(qiáng)度評(píng)估，其評(píng)估過程主要分為三個(gè)步驟：對(duì)有限元模型進(jìn)行應(yīng)力分析、選擇強(qiáng)度失效準(zhǔn)則、對(duì)單元/節(jié)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度失效判定；

現(xiàn)有的熱強(qiáng)度評(píng)估方法主要是針對(duì)恒定高溫條件下的飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱強(qiáng)度評(píng)估，不能滿足熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜熱載荷分布與時(shí)變條件下的強(qiáng)度評(píng)估要求。由此亟需提出一種能解決大梯度、快時(shí)變、極端高溫環(huán)境下飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)的熱強(qiáng)度評(píng)估問題的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的熱強(qiáng)度評(píng)估方法主要是針對(duì)恒定高溫條件下的飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱強(qiáng)度評(píng)估，不能滿足熱結(jié)構(gòu)復(fù)雜熱載荷分布與時(shí)變條件下的熱強(qiáng)度評(píng)估要求；

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

大梯度快時(shí)變極端高溫環(huán)境空天飛機(jī)結(jié)構(gòu)熱強(qiáng)度評(píng)估方法，包括以下步驟：

S1、構(gòu)建大梯度快時(shí)變飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)有限元模型；

S2、對(duì)飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行仿真分析，得到力熱耦合下的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)數(shù)據(jù)；

S3、基于靜熱強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建線性/非線性飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)溫度-強(qiáng)度關(guān)聯(lián)式；

S4、確立飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)的熱強(qiáng)度準(zhǔn)則公式，定義等效安全系數(shù)

將Tsai-Wu準(zhǔn)則應(yīng)用于高溫條件下的飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)熱強(qiáng)度失效評(píng)判，將Tsai-Wu準(zhǔn)則中的強(qiáng)度系數(shù)參數(shù)與飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的溫度和時(shí)間相關(guān)聯(lián)，得到的熱強(qiáng)度準(zhǔn)則公式如下：