随机复合材料统计多尺度边界元算法研究.pdf

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1、第8卷第2期2017年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGVoL8NO．2May2017文章编号：1674—8190(2017)02-199—07随机复合材料统计多尺度边界元算法研究李义强1，杨自豪1，杨志强2(1．西北工业大学理学院，西安710072)(2．哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨150001)摘要：热传输行为是空天飞行器热防护系统服役过程中的重要问题，研究随机复合材料的热传输机理，可为热防护系统材料与结构的一体化设计提供理论依据。针对随机复合材料的热传导问题

2、，发展一种统计多尺度边界元算法，首先建立等效材料参数的统计多尺度分析模型，然后给出统计意义下等效参数的多尺度边界元预测算法，并通过与理论结果的对比来验证算法的有效性，最后研究微结构分布状态对陶瓷多孔材料等效导热系数的影响。结果表明：采用统计多尺度模型及多尺度边界元算法预测随机复合材料的热传导性能是有效的。关键词：随机复合材料；热传导性能；统计多尺度边界元算法；等效导热系数中图分类号：TB33文献标识码：ADOI：10．16615／j．cnki．1674—8190．2017．02．012ResearchonStatisticalMul

3、tiscaleBoundaryElementAlgorithmforRandomCompositeMaterialsLiYiqian91，YangZiha01(1．SchoolofNaturalandAppliedSciences，Northwestern(2．SehooIofAstronauties，HarbinInstituteof，YangZhiqian92PolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Technology，Harbin150001，China)Abstract：Rando

4、muncertaintyistheinherentattributeofnaturalandengineeringmaterials；theheatconductionbehaviorisoneofthemostimportantproblemsinservicingprocessofthermalprotectionsystem，andthere—searchontheheatconductionproblemofrandomcompositematerialscanprovidetheoreticalbasisforintegr

5、a—tivedesignofmaterialandstructureinthermalprotectionsystem．Anovelstatisticalmultiscaleanalysismethodbasedontwo-scaleasymptoticexpansionsisproposedtOpredictheatconductionperformancesofrandomporousmaterials．Thestatisticalmultiscaleformulationsandstatistiealmultiscalebou

6、ndaryelementalgorithmarebroughtforward．Besides，thevalidityoftheproposedmethodbycomparisonwiththeoreticalresultsisveri—fled．Finally，theeffectofmicrostructuresonthemacroscopicthermalpropertiesfortheporousceramicmateri—alsisinvestigated．Numericalresultsprovetheaccuracyand

7、efficiencyofourmethodformuhiscalesimulationofheatconductionprobleminrandomporousmaterials．Keywords：randomcompositematerials；heatconductionperformance；statisticalmuhiscaleboundaryelementalgorithm；effectiveconductionparameter0引言实际材料的微细观构造通常是模糊不清的，随收稿日期：2017—0224；修回日期：201

8、7—0329基金项目：国家自然科学基金(11471262，11501449)通信作者：李义强，liyiqiang@mail．nwpu．edu．CFI机不确定性是很多天然／工程材料的固有属性。复合材料的增强相离散地分布于基体中，增强相的