[发明专利]电脉冲除冰仿真方法及系统

权利要求书

1.一种电脉冲除冰仿真方法，其特征在于包括：

S1构建除冰有限元基础模型，所述除冰有限元基础模型包括蒙皮以及冰层；

S2对所述除冰有限元基础模型施加模拟电脉冲除冰载荷；

S3建立有限元方程，并求解出在模拟电脉冲除冰载荷作用下冰层、冰层/蒙皮界面的应力和应变；

S4通过所述冰层的应力和应变、所述冰层/蒙皮界面的应力和应变进行冰层脱落判断，并将发生冰层脱落的单元删除；所述冰层脱落判断的方法包括：

判断所述冰层是否发生断裂；

判断所述冰层/蒙皮界面是否脱粘；

若判断出所述冰层发生断裂，或/和所述冰层/蒙皮界面发生脱粘，判定所述冰层发生脱落；

S5重复步骤S3-S4，直到达到预定的除冰仿真时间阈值。

2.根据权利要求1所述的一种电脉冲除冰仿真方法，其特征在于所述构建除冰有限元基础模型的方法包括：

构建蒙皮及冰层的几何模型；

输入蒙皮及冰层的材料属性；

将蒙皮及冰层的几何模型进行网格化；

为蒙皮及冰层的几何模型设置边界条件。

3.根据权利要求1所述的一种电脉冲除冰仿真方法，其特征在于对所述除冰有限元基础模型施加模拟电脉冲除冰载荷的方法包括：

模拟电脉冲产生的冲击载荷施加在蒙皮中心区域，设置电脉冲最大冲击力、持续时间、电脉冲载荷随时间的变化形式以及除冰仿真总时间。

4.根据权利要求1所述的一种电脉冲除冰仿真方法，其特征在于判断冰层是否发生断裂的方法包括：

判断冰层是否出现裂纹，若公式

成立，则判定冰层出现初始裂纹，其中为冰层拉伸应力，为冰层断裂强度；

判断裂纹是否扩展至冰层断裂的程度，若公式

成立，则判定冰层断裂，其中为断裂能，为裂纹处拉伸应力，为裂纹开口位移，∫为积分运算符号，为微分运算符号。

5.根据权利要求1所述的一种电脉冲除冰仿真方法，其特征在于判断冰层/蒙皮界面是否脱粘的方法包括：

若公式

成立，则判定冰层/蒙皮界面脱粘；其中为冰层/蒙皮界面法向应力，为冰层/蒙皮界面层间剪切应力，为冰层/蒙皮界面法向粘附强度，为冰层/蒙皮界面剪切粘附强度， 、分别为冰层/蒙皮界面法向粘附强度系数、冰层/蒙皮界面剪切粘附强度系数。

6.一种电脉冲除冰仿真系统，其特征在于包括：

模型构建模块，用于构建除冰有限元基础模型，所述除冰有限元基础模型包括蒙皮以及冰层；

电脉冲模拟模块，用于对有限元基础模型施加模拟电脉冲除冰载荷；

应力和应变计算模块，用于建立有限元方程，并求解在电脉冲除冰载荷作用下冰层、冰层/蒙皮界面的应力和应变；

冰层脱落判断模块，用于通过冰层、冰层/蒙皮界面的应力和应变进行冰层脱落判断，并将发生冰层脱落的单元删除；所述冰层脱落判断模块包括用于判断所述冰层是否断裂的冰层断裂判断模块，和用于判断冰层/蒙皮界面是否脱粘的冰层/蒙皮界面脱粘判断模块。

7.根据权利要求6所述的一种电脉冲除冰仿真系统，其特征在于所述模型构建模块包括：

几何模型构建模块，用于构建蒙皮及冰层的几何模型；

材料属性输入模块，用于输入蒙皮及冰层的材料属性；

网格划分模块，用于将蒙皮及冰层的几何模型进行网格化；

边界条件设置模块，用于为蒙皮及冰层的几何模型设置边界条件。

8.根据权利要求6所述的一种电脉冲除冰仿真系统，其特征在于所述电脉冲模拟模块包括：

电脉冲发生模块，用于模拟电脉冲产生的冲击载荷，并施加在蒙皮中心区域；

参数设置模块，用于设置电脉冲最大冲击力、持续时间、电脉冲载荷随时间变化形式以及除冰仿真总时间。