南京航空航天大学张禄获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种陶瓷基复合材料气固耦合振动仿真方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119601145B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411649773.2,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种陶瓷基复合材料气固耦合振动仿真方法是由张禄;冉茂菁;肖天航;刘喆;沈翔宇;高希光;宋迎东设计研发完成,并于2024-11-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种陶瓷基复合材料气固耦合振动仿真方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种陶瓷基复合材料气固耦合振动仿真方法,包括:建立陶瓷基材料的多尺度有限元模型;利用计算流体力学方法计算气体流场的载荷,通过径向基函数插值函数,对气固界面间物理量进行精确映射和传递;通过计算结构动力学方法求解固体域内的应力应变分布,结合流体载荷形成闭环反馈,对流体域和固体域进行双向耦合;构建陶瓷基材料的加卸载应力应变迟滞行为模型,计算任意应力路径下的振动响应;将固体节点的位移反馈至CFD流体模型,更新流体节点的位置,对动态气固耦合振动进行计算,保持两域内的同步迭代。本发明克服了传统数值模拟中因材料刚度突变和非线性迟滞行为导致的数值不稳定性,具有计算高效性和鲁棒性。
本发明授权一种陶瓷基复合材料气固耦合振动仿真方法在权利要求书中公布了:1.一种陶瓷基复合材料气固耦合振动仿真方法,其特征在于,所述仿真方法包括以下步骤: S1,以高温高压环境下的陶瓷基复合材料为基础,综合考虑陶瓷基复合材料的力学性能和热力学特性,建立陶瓷基材料的多尺度有限元模型; S2,通过多项式拟合方法,构建陶瓷基材料的加卸载应力应变迟滞行为模型,利用显式动力学积分方法计算任意应力路径下的振动响应; S3,利用CFD计算气体流场的载荷,并通过径向基函数插值函数,对气固界面间物理量进行精确映射和传递,以使流体与固体之间的动态响应协调一致; S4,通过CSD方法求解固体域内的应力应变分布,结合CFD计算的流体载荷形成闭环反馈,对流体域和固体域进行双向耦合; S5,将固体节点的位移反馈至CFD流体模型,更新流体节点的位置,对动态气固耦合振动进行计算,以保持两域内的同步迭代; 步骤S2中,通过多项式拟合方法,构建陶瓷基材料的加卸载应力应变迟滞行为模型的过程包括: S21,对陶瓷基材料进行加卸载实验,获得其应力应变迟滞回线; S22,将多尺度有限元模型应用于应力应变迟滞回线的计算,得到不同加载路径下的应力应变曲线; S23,分别提取每个加载再卸载过程的应力应变曲线,以历史最大应变为基准分别用三次函数拟合加载段的应力σ+和卸载段的应力σ_: 加卸载迟滞回线进行拟合,并对其进行插值拟合得到多项式系数anu,and,式中,ε为应变,n=1,2,3,4; 计算任意应变条件下的应力响应,建立适应不同工况的非线性本构模型; 步骤S3中,通过径向基函数插值函数,对气固界面间物理量进行精确映射和传递的过程包括以下步骤: 在流固耦合界面上,通过CFD计算流体域的载荷,得到流固交界面上的流体作用力; 编写程序将流体载荷映射到固体有限元模型的结点上,同时读取固体结点的位移并将其反馈至流体域,以更新流体结点的状态; 采用牛顿迭代法进行流体和固体节点之间的映射计算。
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