碳纤维增强复合材料薄层高效建模方法研究

作     者：孟雪松 张瀚 鲍献丰 李瀚宇 尹文言 周海京 MENG Xuesong;ZHANG Han;BAO Xianfeng;LI Hanyu;YIN Wenyan;ZHOU Haijing

作者机构：中物院高性能数值模拟软件中心北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100088 浙江大学杭州310000 

出 版 物：《电波科学学报》 (Chinese Journal of Radio Science)

年 卷 期：2019年第34卷第1期

页      面：19-26页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61771061 61431014 11675022) 国防基础科研计划(C1520110002) 

主　　题：碳纤维增强复合材料薄层 高效建模 均匀化方法 嵌入式薄层模型 JEMS-FDTD 

摘      要：作为金属的替代品,碳纤维增强复合材料已被越来越广泛地用于飞行器、舰船和导弹等目标的壳体制造,而碳纤维增强复合材料的屏蔽效能对目标体的电磁安全起着重要作用.采用常规的全波分析方法计算碳纤维增强复合材料的屏蔽效能存在两大难题:复杂的材料属性和薄层带来的电大多尺度问题.为实现对碳纤维增强复合材料薄层的高效建模,通常采用均匀化的方法来等效具有复杂材料属性的复合材料,采用嵌入式薄层模型技术解决电大多尺度问题.本文将从均匀化方法和嵌入式薄层模型技术两个方面来探讨碳纤维增强复合材料薄层高效建模方法,并概述自主研发的大规模并行全波分析软件JEMS-FDTD及其集成的嵌入式薄层模型技术.最后,通过计算实例说明集成了嵌入式薄层模型的JEMS-FDTD软件在对碳纤维增强复合材料进行建模的正确性和高效性,并通过模拟仿真壳体为碳纤维增强复合材料飞机的屏蔽效能,说明集成了嵌入式薄层模型的JEMS-FDTD软件的实际应用价值.