(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210664798.4 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 武汉光谷航天三江激光产业 技术研 究院有限公司 地址 430000 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区高新大道 999号 (72)发明人 张澐龙　万楚豪　余勉　郑增超　 樊世华　李方志　杨付飞　吴佳妮　 (74)专利代理 机构 北京恒和顿知识产权代理有 限公司 1 1014 专利代理师 周君 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于温控应力的金属膜片绷紧方法及设备 (57)摘要 本发明公开了一种基于温控应力的金属膜 片绷紧方法及设备， 该方法包括： 构建金属膜片 和上下压环的第一壳 ‑实体部件模型； 划分金属 膜片的壳单元网格和上下压环的实体单元网格， 将材料的属性和热力学参数施加到相应的单元 网格中； 设定位移加载边界条件、 接触限定条件 和初始温度场参数， 设置温度 ‑位移耦合类型分 析步骤， 得到膜片冷却到室温后的应力分布和压 环的支反力信息； 复制第二壳 ‑实体网格模型， 多 次修改初始温度场参数， 设置温度 ‑位移耦合类 型分析步骤， 汇总得到金属膜片冷却至室温后的 应力随初始温度的关系曲线； 可以精确控制金属 膜片的绷紧应力， 达到不同加工需求的金属膜片 绷紧状态， 为后续对金属膜片与底座的焊接、 切 割加工奠定 基础。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114741939 A 2022.07.12 CN 114741939 A 1.一种基于温控应力的金属膜片绷紧方法， 其特 征在于， 包括： S100根据原始金属膜片和上下压环的部件尺寸， 构建金属膜片和上下压环的第一壳 ‑ 实体部件 模型； S200在第一壳 ‑实体部件模型上划分金属膜片的壳单元网格和上下压环的实体单元网 格， 将材料的属性和热力学参数施加到相应的单 元网格中， 得到第二壳 ‑实体网格模型； S300对第二壳 ‑实体网格模型设定位移加载边界条件、 接触限定条件和初始温度场参 数， 设置温度 ‑位移耦合类型分析步骤， 得到金属膜片冷却到 室温后的应力分布和压环的支 反力信息； S400复制第二壳 ‑实体网格模型， 多次修改初始温度场参数， 并设置温度 ‑位移耦合类 型分析步骤， 得到金属膜片冷却至室温后的应力随初始温度的关系曲线。 2.根据权利要求1所述的基于温控应力的金属膜片绷紧方法， 其特征在于， 所述S200 中 在第一壳 ‑实体部件模型上划分金属膜片的壳单元网格和上下压环的实体单元网格， 包括： 所述壳单元网格的划分采用四结点热力耦合曲面薄壳减缩积分单元， 所述实体单元网格的 划分采用八结点热耦合六面体单 元。 3.根据权利要求2所述的基于温控应力的金属膜片绷紧方法， 其特征在于， 所述S200 中 材料的属性和热力学参数， 包括： 密度、 弹性模量、 泊松比、 屈服应力、 塑性应变、 传导率、 膨 胀系数和比热， 这些参数的使用与温度相关。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的基于温控应力的金属膜片绷紧方法， 其特征在于， 所述金属膜片的厚度在101‑102微米量级， 所述金属膜片的材 料为镍基合金或者铁基合金。 5.根据权利要求4所述的基于温控应力的金属膜片绷紧方法， 其特征在于， 所述上下压 环的材料为镍基合金或铁基合金， 更优地可选择较低膨胀系数的可伐合金。 6.根据权利要求5所述的基于温控应力的金属膜片绷紧方法， 其特征在于， 所述S400 中 多次修改初始温度场参数的温度范围为 40℃至600℃。 7.根据权利要求6所述的基于温控应力的金属膜片绷紧方法， 其特征在于， 所述S300 中 设置温度 ‑位移耦合类型分析步骤包括： 采用向后差 分格式对温度进 行积分， 采用牛顿法求 解温度‑位移耦合模型的非线性方程。 8.一种基于温控应力的金属膜片绷紧装置设备， 其特征在于， 包括： 第一主模块， 用于 根据原始金属膜片和上下压环的部件尺寸， 构建金属膜片和上下压环的第一壳 ‑实体部件 模型； 第二主模块， 用于在第一壳 ‑实体部件模型上划分金属膜片的壳单元网格和上下压环 的实体单元网格， 将材料的属性和热力学参数施加到相应的单元网格中， 得到第二壳 ‑实体 网格模型； 第三主模块， 用于对第二壳 ‑实体网格模型设定位移加载边界条件、 接触限定条 件和初始温度场参数， 设置温度 ‑位移耦合类型分析步骤， 得到金属膜片冷却到 室温后的应 力分布和压环的支反力信息； 第四主模块， 用于复制第二壳 ‑实体网格模型， 多次修改初始 温度场参数， 并设置温度 ‑位移耦合类型分析步骤， 汇总得到金属膜片冷却至室温后的应力 随初始温度的关系曲线。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括： 至少一个中央处理器； 以及与中央处理器通信连 接的至少一个存储器， 其中： 所述存储器存储有 可被中央处理器执行的程序指 令， 所述中央 处理器调用程序指令， 能够执 行权利要求1 ‑7中任一项权利要求所述的方法。 10.一种非暂态计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述非暂态计算机可读存储介质存权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114741939 A 2储计算机指令， 所述计算机指令使计算机执 行权利要求1 ‑7中任一项权利要求所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114741939 A 3