[发明专利]一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析方法

权利要求书

1.一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析方法，其特征在于包括：

设置初始材料参数，包括各组分材料的弹性模量、泊松比、密度；

多孔防热材料由颗粒微元构成，所述颗粒微元包括球形颗粒微元、短纤维颗粒微元或其它非规则颗粒微元，通过电镜扫描多孔防热材料获取颗粒微元参数，包括直径d、纤维长度l及粒径分布Ψ_d(d)、长度分布Ψ_l(l)；

根据模拟的多孔防热材料的密度和组分计算给定尺寸计算域中各类颗粒微元的数量，在计算域中按随机位置、方向生成所述数量和参数的颗粒微元，调整颗粒微元堆积形成的多孔材料骨架模型使其孔隙率与模拟的多孔防热材料一致；

将多孔材料骨架模型中的纤维颗粒微元或其它非规则颗粒微元替换为球形颗粒微元的组合，球形颗粒微元之间采用第一联结键联结，第一联结键的法向刚度、切向刚度和拉伸强度、剪切强度与各组分的材料力学性能一致；

采用第二联结键模拟纤维颗粒微元之间的烧结；

生成多孔防热材料模型，根据空间碎片粒子的粒径、速度、撞击角度概率分布，生成空间碎片粒子，空间碎片粒子采用球形颗粒或非规则颗粒模拟，调整仿真步长Δt使计算稳定，开展空间碎片撞击多孔防热材料仿真计算；

从仿真计算结果中提取颗粒微元间联结键的状态和颗粒微元间相互作用力，以及颗粒微元的速度，利用粗粒化方法得到颗粒微元内部的应力云图、损伤演化和冲击波的传播、能量耗散规律；

根据仿真计算获得空间碎片撞击前后的力链网络变化，判定空间碎片撞击的损伤影响范围，并针对受冲击损伤的多孔防热材料，开展单轴拉伸测试、直剪测试、三点弯测试的仿真计算，评估受空间碎片超高速撞击后的多孔防热材料力学性能退化规律。

2.根据权利要求1所述的一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析方法，其特征在于，纤维颗粒微元之间的第二联结键参数需要根据实际力学性能数据进行修正，修正方法为对生成的多孔防热材料开展单轴拉伸测试、直剪测试、三点弯测试的仿真模拟，对比仿真与试验的应力-应变曲线并迭代计算，直至仿真与试验的应力-应变曲线一致，此时仿真对应的纤维颗粒微元之间的第二联结键参数即为与多孔防热材料宏观力学吻合的细观尺度参数，根据所述细观尺度参数生成多孔防热材料模型。