[发明专利]一种超材料的优化方法、系统及设备

说明书

本发明的一种超材料的优化方法、系统及设备，本实施例的所述方法中，对温度场进行离散出多个温度区域，通过将超材料置于各所述温度区域内，通过控制任一所述材料区域内的热膨胀系数与对应的温度区域的温度变化量之积为同一常数，在给定热应变量的条件下，得到所需要的梯度超材料，获取的所述梯度超材料为热膨胀系数呈梯度变化的超材料，以此保证在梯度温度场下结构的稳定性，避免结构热变形不均匀性过大导致破坏；进而有效地解决了现有的超材料大多基于单胞或由单胞进行周期性延拓而成，在梯度变化的温度场下无法实现均匀热变形的问题。

技术领域

本发明涉及超材料的技术领域，尤其涉及一种超材料的优化方法、系统及设备。

背景技术

在太空中卫星不断绕地球旋转，造成了它暴露在非均一的温度场下。在这呈一定梯度变化的温度场中，卫星支架结构将会产生相对应的梯度变形，这将造成结构发生不同程度的结构变形以及不必要的偏转。为了避免上述热变形，需要优化受热呈梯度变形的材料以适配呈梯度变化的温度。现有的超材料大多基于单胞或由单胞进行周期性延拓而成，在梯度变化的温度场下无法实现均匀热变形的问题。

发明内容

本发明提供了一种超材料的优化方法、系统及设备，用于解决现有的超材料大多基于单胞或由单胞进行周期性延拓而成，在梯度变化的温度场下无法实现均匀热变形的问题。

本发明的实施例中提供了一种超材料的优化方法，所述方法包括：

获取温度场并对其进行离散化，获取多个温度区域，其中，相邻所述温度区域的温度变化量不同；

获取超材料，所述超材料包含多个材料区域，相邻材料区域的热膨胀系数不同；

将所述超材料置于上述各温度场中，所述材料区域与所述温度区域一一对应，获取梯度超材料，其中，任一所述材料区域内的热膨胀系数与对应的温度区域的温度变化量之积为同一常数。

在本申请的在一些实施例中，所述材料区域为单胞或多个热膨胀系数相同的单胞。

在本申请的在一些实施例中，所述材料区域为多个等腰三角形构成，所述三角形的底边为材料S构成和所述三角形的斜边为材料W构成，所述材料S和所述材料W为不同材料，且所述底边与所述斜边形成的角度为θ_i；

根据所述材料S的热膨胀系数、所述材料W的热膨胀系数以及角度θ_i，获取所述区域内的热膨胀系数。

在本申请的在一些实施例中，所述材料S和所述材料W均为第一材料以及第二材料中的一个。

在本申请的在一些实施例中，所述温度场为沿x轴的温度场。

在本申请的在一些实施例中，所述温度场为连续的温度场。

本发明的实施例还提供了一种超材料的优化系统，所述系统包括：

第一获取模块，用于获取温度场并对其进行离散化，获取多个温度区域，其中，相邻所述温度区域的温度变化量不同；

第二获取模块，用于获取超材料，所述超材料包含多个材料区域，相邻材料区域的热膨胀系数不同；

第三获取模块，用于将所述超材料置于上述各温度场中，所述材料区域与所述温度区域一一对应，获取梯度超材料，其中，任一所述材料区域内的热膨胀系数与对应的温度区域的温度变化量之积为同一常数。

在本申请的在一些实施例中，所述材料区域为单胞或多个热膨胀系数相同的单胞。

在本申请的在一些实施例中，所述材料区域为多个等腰三角形构成，所述三角形的底边为材料S构成和所述三角形的斜边为材料W构成，所述材料S和所述材料W为不同材料，且所述底边与所述斜边形成的角度为θ_i；