北京交通大学黄杰获国家专利权
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龙图腾网获悉北京交通大学申请的专利一种树脂基复合材料热物性多场耦合测试装置及测试方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119881007B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510368971.X,技术领域涉及:G01N25/20;该发明授权一种树脂基复合材料热物性多场耦合测试装置及测试方法是由黄杰;郑京莱;乔楚涵;黄海明;杨娜;赵步月;孙瑾设计研发完成,并于2025-03-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种树脂基复合材料热物性多场耦合测试装置及测试方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种树脂基复合材料热物性多场耦合测试装置及测试方法,装置包括真空腔体,真空腔体与抽真空装置、惰性气体充气装置、水冷单元分别连接,真空腔体内设置有加热单元,加热单元包括设置在工件平台上方的导热块,导热块的上表面接触设置有石墨加热器,石墨加热器与温度控制单元连接,石墨加热器周围设置有隔热板;工件平台上设置有隔热装置和测温单元,测温单元包括多个测温电偶,每个测温电偶的测温端用于插入测试件,每个测温电偶的接线端均与数据采集单元连接,真空腔体上设置有气压传感器。本发明通过多场耦合和基于物理信息神经网络的数据反演,为高超声速飞行器热防护材料热物性参数提供高精度、全工况的测试手段。
本发明授权一种树脂基复合材料热物性多场耦合测试装置及测试方法在权利要求书中公布了:1.一种树脂基复合材料热物性多场耦合测试方法,其特征在于,包括: S1:获取测试件在设定环境气压下的多个测温点的温度测量数据作为数据集,其中x和t分别为位置坐标和时间坐标,i、j分别为位置坐标和时间坐标的索引,所述多个测温点包括测试件的顶部、底部和中间位置; S2:基于物理信息神经网络进行数据处理,获取导热系数参数和比热容参数,具体包括以下步骤: S2.1:构建物理信息神经网络以及控制方程与总损失函数,所述物理信息神经网络的输入包括位置坐标x和时间坐标t,所述物理信息神经网络的输出包括温度T、树脂基复合材料的密度ρ和热解气体质量流率所述控制方程包括树脂基复合材料的能量方程和热解气体质量守恒方程,所述树脂基复合材料的能量方程的公式如下: k=a3T3+a2T2+a1T+a0; cp=b1T+b0; 其中,ρ为树脂基复合材料的密度,cp为树脂基复合材料的比热容,T为温度,k为树脂基复合材料的导热系数,Δh为热解热,为热解气体质量流率,cg为热解气体比热容,a3、a2、a1和a0为导热系数参数,b1和b0为比热容参数; 所述热解气体质量守恒方程的公式如下: 由于树脂基复合材料的导热系数k和比热容cp为温度的函数,根据链式法则: 其中,h为固体材料的焓值,hg为热解气体焓值; 热解反应引起的密度变化速率由阿伦尼乌斯方程计算,公式如下: 其中,B为指前因子,E为反应活化能,R为气体普适常数,ρv和ρc为原始材料和完全炭化的密度,n为反应级数; 所述总损失函数包括数据驱动损失项和物理信息损失项; S2.2:结合控制方程与损失函数,对物理信息神经网络进行训练,训练过程中将需要辨识的导热系数参数、比热容参数与物理信息神经网络的权重和偏置共同作为训练参数参与训练,直至物理信息神经网络收敛,提取训练后的物理信息神经网络辨识出的导热系数参数和比热容参数; S3:根据导热系数参数和比热容参数获取树脂基复合材料在设定环境气压下的导热系数k和比热容cp。
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