(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210767497.4 (22)申请日 2022.07.01 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114818153 A (43)申请公布日 2022.07.29 (73)专利权人 中国飞机强度研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子二 路86号 (72)发明人 王彬文　秦强　姚迟森　张仡　 (74)专利代理 机构 西安创知专利事务所 61213 专利代理师 马凤云 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) B64F 5/60(2017.01) G01M 99/00(2011.01) G06F 119/08(2020.01)(56)对比文件 CN 114139420 A,202 2.03.04 CN 108009336 A,2018.0 5.08 CN 105701316 A,2016.0 6.22 CN 114676508 A,202 2.06.28 WO 201010 5471 A1,2010.09.23 RU 2739524 C1,2020.12.25 WO 9619095 A 2,1996.06.20 刘维维等.基于有限元分析的电子 部件热应 力仿真方法. 《探测与控制学报》 .201 1,(第02 期), 丁小恒.高超 声速飞行 试验热流密度测量方 法与装置 研究. 《万方学位 论文数据库》 .2017, Jun Xu et al. .Finite Element Method Design and Fabricati on of Thermo- sensitive Quartz T uning Fork Reso nators as Temperature Sensor. 《IE EE Xplore》 .2007, 审查员 姜晓盼 (54)发明名称 一种飞机构件热试验的试验件复杂温度场 重构方法 (57)摘要 本发明公开了一种飞机构件热试验的试验 件复杂温度场重构方法， 包括步骤： 一、 使用石英 加热器进行试验件的实际热试验； 二、 获取灯丝 的实际时变温度边界； 三、 建立试验件加热有限 元模型； 四、 获取试验件的初始表面仿真温度场； 五、 对灯丝模型的时变温度边界进行修正； 六、 得 到修正后的试验件表面仿真温度场。 本发明通过 获取灯丝的实际时变温度边界， 将实际时变温度 边界赋予试验件加热有限元模型， 再对 试验件加 热有限元模 型的时变温度边界进行修正， 以仿真 获得的试验件表面仿真温度场代替试验数据插 值获得的温度场， 能够更加准确地重构实际热试 验中试验件表 面的复杂温度场， 以便进一步进行 的热应力分析、 热模态分析等分析结果更加准 确。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 114818153 B 2022.09.16 CN 114818153 B 1.一种飞机构件热试验的试验件复杂温度场重构方法， 其特征在于， 该方法包括以下 步骤： 步骤一、 使用石英加热器进行试验件的实际热试验： 所述试验件的表面具有M个温区 （2） ， 每个温区 （2） 各由一个石英加热器进行加热， 一个石英加热器内具有N个灯丝 （1） ， N为 正整数； 步骤二、 获取各个石英加热器中的灯丝的实际时变温度边界和试验件的各个温区对应 的实际测温点的实际温度； 步骤三、 针对实际热试验中的试验件和对试验件进行加热的石英加热器建立试验件加 热有限元模型； 步骤四、 将石英加热器中的灯丝的实际时变温度边界赋予试验件加热有限元模型中的 灯丝模型， 得到试验 件的初始 表面仿真温度场； 步骤五、 对比各个实际测温点的实际温度和初始表面仿真温度场中与 各个实际测温点 对应的模型节点的仿真温度， 根据对比结果对 试验件加热有限元模型中的灯丝模型的时变 温度边界进行修 正； 步骤六、 循环执行步骤四至步骤五， 直至试验件加热有限元模型仿真精度满足要求， 对 该试验件加热有限元模型进行有限元仿真计算， 得到修正后的试验件表面仿真温度场， 修 正后的试验 件表面仿真温度场即为实际热 试验中试验 件的表面真实温度场。 2.按照权利要求1所述的一种飞机构件热试验的试验件复杂温度场重构方法， 其特征 在于， 步骤二的具体步骤为： 步骤201、 获取实际热试验中试验件表面的第m个温区 （2） 对应的第n个灯丝 （1） 的电压 随时间的变化关系； 步骤202、 根据灯丝 （1） 的电压 ‑温度关系， 得到第m个温区 （2） 对应的石英加热器中的第 n个灯丝 （1） 上的温度随时间变化的关系， 即第 m个温区 （2） 对应的石英加热器中的第n个灯 丝 （1） 的实际时变温度边界 ； m=1,2...， M， n=1,2. ..， N； 步骤203、 获取实际热试验中的第m个温区 （2） 内的实际测温点在第i个采样时刻的实际 温度 ， i=1,2， . ..， I， I为采样时刻总数量。 3.按照权利要求2所述的一种飞机构件热试验的试验件复杂温度场重构方法， 其特征 在于， 步骤202 中灯丝 （1） 的电压 ‑温度关系的获取方法为： 基于灯丝 （1） 在不同温度下的物 理特性， 通过公式   ， 采用迭代计算方法获取灯丝 （1） 的电压 ‑温度关 系； 其中， T为灯丝 （1） 的温度， U为灯丝 （1） 两端的电压， ρ 为灯丝 （1） 电阻率， ε为灯丝 （1） 发射 率， 为灯丝 （1） 的总长度， 为灯丝 （1） 的截面积， 为灯丝 （1） 发热面积， σ 为Stefan ‑ Boltzman常数。 4.按照权利要求2所述的一种飞机构件热试验的试验件复杂温度场重构方法， 其特征 在于， 步骤四中， 将实际热试验中第 m个温区 （2） 对应的石英加热器中的第n个灯丝 （1） 的实权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114818153 B 2际时变温度边界 赋予试验件加热有限元模型中第m个温区 （2） 对应的石英加热器中 的第n个灯丝 （1） 模型。 5.按照权利要求2所述的一种飞机构件热试验的试验件复杂温度场重构方法， 其特征 在于， 步骤五的具体步骤为： 步骤501、 获取试验件加热有限元模型中与第m个温区 （2） 内的实际测 温点对应的模型 节点在第i个采样时刻的仿真温度 ； 步骤502、 根据公式 ， 计算实际热 试验中第m个温区 （2） 内的实际测温点在第i采样时刻对应的实际热流 ； 其中， c为 试验件比热容， 为试验件密度， 为试验件加热有限元模型中与第m个温区 （2） 内的实 际测温点对应的模型节点所在单元的面积， 为试验件加热有限元模型中与第m个温区 （2） 内的实际测温点对应的模型节点所在单元的体积； 为试验件加热有限元模型 中与第m个温区 （2） 内的实际测温点对应的模型节点所在单 元在第i采样时刻的仿真热流； 步骤503、 根据公式 ， 计算目标时变温度边界在I个 采样时刻的平均值 ， 其中， ε为灯丝 （1） 发射率， σ 为St efan‑Boltzman常数， 为 实际热试验中第m个温区（2） 内的实际测温点在I个采样时刻的实际热流的平均值， ； 为实际热试验中第m个温区 （2） 对应的第n个灯丝 （1） 所在的线 段与线段 形成的锐角夹角， 其中， 线段 为灯丝 （1） 上的任 意一点p与第m个温区 （2） 内的实际测温点O的连线； 为第m个温区 （2） 对应的第n个灯丝 （1） 所在的线段与线段 形成的锐角夹角， 其中， 线段 为灯丝 （1） 上的一个端点 与第m个温区 （2） 内的实 际测温点O的连线； 为第m个温区 （2） 对应的第n个灯丝 （1） 所在的线段与线段 形成 的锐角夹角， 其中， 线段 为灯丝 （1） 上的另一个端点 与第m个温区 （2） 内的实际测温 点O的连线； 步骤504、 根据公式 ， 计算修正后的第m个温区 （2） 对应的石英 加热器中的第n个灯丝 （1） 模型的时变温度边界 ； 其中， 为试验件加热有限权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114818153 B 3