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申请/专利权人：中国船舶集团有限公司第七一九研究所

摘要：本发明公开一种高保真有限元优化方法及装置，包括：基于仅在x方向上存在温度梯度的三维均质化问题，建立非局部热传导模型；将x方向温度梯度的非局部均质化项转换为通过有限元工具获取的两个表面间温度差的形式，得到均匀温度场条件下简化模型；考虑宽度和高度的影响，得到三维微结构效应的导热模型；基于三个方向无限大的超材料结构，得到有效热导率计算式，通过高保真有限元方法，根据所述三维微结构效应的导热模型获得有效热导率标准值，对所述有效热导率计算式进行优化，得到优化后的有效热导率计算模型。可以更准确地模拟和预测复杂材料在微观结构尺度上的热性能，尤其是在考虑非局部效应的情况下，提高了热传递模型的精确度和实用性。

主权项：1.一种船坞折倒结构件热导率建模的高保真有限元优化方法，其特征在于，所述船坞折倒结构件包括超材料结构，所述高保真有限元优化方法包括以下步骤：S1：基于仅在x方向上存在温度梯度的三维均质化问题，建立非局部热传导模型；其中，所述S1步骤中的非局部热传导模型为： 其中，表示x方向温度梯度的非局部均质化项，是有效热导率，表示x方向热通量的非局部均质化项；S2：定义非局部均质化项，包括x方向温度梯度的非局部均质化项和x方向热通量的非局部均质化项，并表达体积均质化算子和温度梯度的数学形式；其中，所述S2步骤中的体积均质化算子·V定义如下： 其中，L、W和H分别表示超材料结构的长度、宽度和高度，长度、宽度和高度方向分别对应x方向、y方向、z方向；S3：采用分部积分法，将x方向温度梯度的非局部均质化项转换为通过有限元工具获取的两个表面间温度差的形式，得到均匀温度场条件下简化模型；其中，所述S3步骤中的均匀温度场条件下简化模型为： 其中，S4：结合非局部热传导模型、x方向热通量的非局部均质化项和均匀温度场条件下简化模型，考虑x方向的温度梯度以及宽度和高度的影响，得到三维微结构效应的导热模型；其中，所述S4步骤中的三维微结构效应的导热模型为： 其中，ξ是非局部相位具有尺寸依赖效应的贡献分数，kx、ky、kz分别是x方向、y方向、z方向上的热导，κ是热导率；S5：基于三个方向无限大的超材料结构，使用多尺度方法和周期性边界条件，得到有效热导率计算式；所述三个方向包括基于正交坐标系的x方向、y方向、z方向；其中，所述S5步骤中的有效热导率计算式为： 其中l为固有长度；S6：通过高保真有限元方法，根据所述三维微结构效应的导热模型获得有效热导率标准值S7：根据所述有效热导率标准值对所述有效热导率计算式进行优化，得到优化后的有效热导率计算模型。

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