(19)中华 人民共和国 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 202111530134.0 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 深圳综合粒子设施研究院 地址 518000 广东省深圳市光明区光明街 道朝凤路光明招商局智慧城A1栋15层 (72)发明人 徐中民　 (74)专利代理 机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 11463 代理人 王新哲 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 多层膜元件 热应力分析方法、 系统和终端设 备 (57)摘要 本申请实施例提供一种多层膜元件热应力 分析方法、 系统和终端设备， 该方法应用于ANSYS   Workbench平台， 包 括： 在稳态结构 模块中添加构 成多层膜元件 所需组件的材料属性； 利用几何模 型工具创建多层膜元件的基底的三维模型， 以及 对基底进行网格划分， 得到网络模型； 然后通过 插入命令方式定义多层膜三维实体 ‑壳单元并按 照多层膜元件的不同膜层的材料属性及厚度对 其进行截面设置； 最后， 基于多层膜元件的温度 分布数据， 设置网络模型的边界条件并进行热应 力求解， 得到多层膜元件的热应力分析结果。 其 解决了多层 膜建模困难， 高纵横比难以划分网格 的痛点， 并在ANSYS  Workbench中首次实现了多 层膜元件的热应力分析等。 权利要求书2页 说明书8页 附图8页 CN 114239355 A 2022.03.25 CN 114239355 A 1.一种多层膜元件热应力分析方法， 其特征在于， 应用于ANSYS  Workbench平台， 所述 方法包括： 在稳态结构模块中添加构 成所述多层膜元件所需组件的材料属性， 所述多层膜元件的 组件包括基底和不同膜层； 利用几何模型工具创建所述基底的三维模型， 并利用网络划分工具对所述基底的三维 模型进行网格划分， 得到网络模型； 在模型设置界面中通过插入命令方式定义多层膜三维实体 ‑壳单元， 并按照所述不同 膜层的材 料属性及厚度对所述多层膜三维 实体‑壳单元进行截面设置； 基于所述多层膜元件的温度分布数据， 设置包含所述多层膜三维实体 ‑壳单元的网络 模型的边界条件； 对设置有所述边界条件的网络模型进行热应力求解， 得到所述多层膜元件的热应力分 析结果。 2.根据权利要求1所述的多层膜元件热应力分析方法， 其特征在于， 所述在模型设置界 面中通过插 入命令方式定义多层膜三维 实体‑壳单元， 包括： 选取所述创建的基底的三维模型的上表面节点， 根据所述多层膜元件中所有膜层的总 厚度， 向上进行节点复制； 依次利用上下对应且相邻的八个节点， 建立所述多层膜三维实体 ‑壳单元， 直到用完上 下所有节点。 3.根据权利要求1所述的多层膜元件热应力分析方法， 其特征在于， 所述基于所述多层 膜元件的温度分布数据， 设置所述网络模型的边界条件， 包括： 对所述基底的底面节点设置为固定约束且无摩擦约束； 根据所述多层膜元件的基底的温度分布数据， 通过命令方式对所述基底的每个节点施 加温度载荷； 根据所述多层膜元件的每个膜层的温度分布数据， 通过命令方式对所述多层膜三维实 体‑壳单元中每层单 元施加相应的温度载荷； 所述施加的温度载荷用于进行 热应力求 解。 4.根据权利要求3所述的多层膜元件热应力分析方法， 其特征在于， 所述多层膜元件的 热应力分析结果包括基于所述施加的温度载荷计算得到的所述基底以及各个膜层的变形 和应力分布； 其中， 所述各个膜层的变形和应力分布通过 添加命令方式进行显示。 5.根据权利要求1所述的多层膜元件热应力分析方法， 其特征在于， 所述创建所述基底 的三维模型， 包括： 建立四分之一基底的三维模型， 然后 通过拉伸功能按照所述基底的实际尺寸来调 整得 到所述基底的三维模型。 6.根据权利要求1所述的多层膜元件热应力分析方法， 其特征在于， 所述利用网络划分 工具对所述基底的三维模型进行网格划分， 得到网络模型包括： 采用六面体网络单 元对所述基底的三维模型进行网格划分， 得到六面体网格模型。 7.根据权利要求1至6中任一项所述的多层膜元件热应力分析方法， 其特征在于， 所述 组件的材料属性包括所述基底和所述不同膜层各自的热膨胀系数、 泊松比和杨氏模量中的 一种或多种。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239355 A 28.一种多层膜元件热应力分析系统， 其特征在于， 应用于ANSYS  Workbench平台， 所述 系统包括： 稳态分析单元， 用于在稳态结构模块中添加构成所述多层膜元件所需组件的材料属 性， 所述多层膜元件的组件 包括基底和不同膜层； 模型创建单 元， 用于利用几何模型工具创建所述基底的三维模型； 网格划分单元， 用于利用网络划分工具对所述基底的三维模型进行网格划分， 得到网 络模型； 模型定义单元， 用于在模型设置界面中通过插入命令方式定义多层膜三维实体 ‑壳单 元， 并按照所述 不同膜层的材 料属性及厚度对所述多层膜三维 实体‑壳单元进行截面设置； 边界设置单元， 用于基于所述多层膜元件的温度分布数据， 设置包含所述多层膜三维 实体‑壳单元的网络模型的边界条件； 热应力分析单元， 用于对设置有所述边界条件的网络模型进行热应力求解， 得到所述 多层膜元件的热应力分析 结果。 9.一种终端设备， 其特征在于， 所述终端设备包括处理器和存储器， 所述存储器存储有 计算机程序， 所述处理器用于执行所述计算机程序以实施权利要求1 ‑7中任一项所述的多 层膜元件热应力分析 方法。 10.一种可读存储介质， 其特征在于， 其存储有计算机程序， 所述计算机程序在处理器 上执行时， 实施根据权利要求1 ‑7中任一项所述的多层膜元件热应力分析 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239355 A 3