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龙图腾网获悉中国运载火箭技术研究院申请的专利一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析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：CN115762671B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10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：202211255840.3，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析方法是由陈韬;屈强;吴勇军;辛健强;陈景茂;董永朋;徐腾飞;刘久周;刘鑫;任冲;尹琰鑫;王润;杨旭堃;彭锦龙;张青青;刘晋;庞科技;韩旭;陈亦冬;刘莉设计研发完成，并于2022-10-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析方法在说明书摘要公布了：一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析方法，属于可重复使用飞行器热防护领域。首先设置初始材料参数，基于离散元方法建立多孔防热材料模型，根据模拟的多孔材料的密度和材料组分计算给定尺寸计算域中各类颗粒微元的数量，在计算域中按随机位置、方向生成指定数量和参数的颗粒。将多孔材料骨架模型中的纤维颗粒微元或其它非规则颗粒微元替换为球形颗粒的组合，球形颗粒之间采用第一联结键联结，纤维颗粒微元之间烧结采用第二联结键模拟，生成多孔防热材料模型，开展空间碎片撞击多孔防热材料仿真计算，评估受空间碎片超高速撞击后的多孔防热材料力学性能退化规律。本发明所建立的模型精度高，计算稳定性好。

本发明授权一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析方法在权利要求书中公布了：1.一种多孔防热材料超高速冲击损伤分析方法，其特征在于包括： 设置初始材料参数，包括各组分材料的弹性模量、泊松比、密度； 多孔防热材料由颗粒微元构成，所述颗粒微元包括球形颗粒微元、短纤维颗粒微元或其它非规则颗粒微元，通过电镜扫描多孔防热材料获取颗粒微元参数，包括直径d、纤维长度l及粒径分布Ψdd、长度分布Ψll； 根据模拟的多孔防热材料的密度和组分计算给定尺寸计算域中各类颗粒微元的数量，在计算域中按随机位置、方向生成所述数量和参数的颗粒微元，调整颗粒微元堆积形成的多孔材料骨架模型使其孔隙率与模拟的多孔防热材料一致； 将多孔材料骨架模型中的纤维颗粒微元或其它非规则颗粒微元替换为球形颗粒微元的组合，球形颗粒微元之间采用第一联结键联结，第一联结键的法向刚度、切向刚度和拉伸强度、剪切强度与各组分的材料力学性能一致； 采用第二联结键模拟纤维颗粒微元之间的烧结； 生成多孔防热材料模型，根据空间碎片粒子的粒径、速度、撞击角度概率分布，生成空间碎片粒子，空间碎片粒子采用球形颗粒或非规则颗粒模拟，调整仿真步长Δt使计算稳定，开展空间碎片撞击多孔防热材料仿真计算； 从仿真计算结果中提取颗粒微元间联结键的状态和颗粒微元间相互作用力，以及颗粒微元的速度，利用粗粒化方法得到颗粒微元内部的应力云图、损伤演化和冲击波的传播、能量耗散规律； 根据仿真计算获得空间碎片撞击前后的力链网络变化，判定空间碎片撞击的损伤影响范围，并针对受冲击损伤的多孔防热材料，开展单轴拉伸测试、直剪测试、三点弯测试的仿真计算，评估受空间碎片超高速撞击后的多孔防热材料力学性能退化规律； 多孔材料骨架模型的形成过程如下： 1在给定尺寸计算域中，根据多孔防热材料的几何外形设置容器，根据模拟的多孔防热材料的密度和材料组分计算给定尺寸容器中各类颗粒微元的质量； 2在颗粒微元间及颗粒微元与容器间建立接触力模型，所述接触力模型将颗粒微元间的接触力分解为法向和切向接触力Fn、Ft以及法向和切向阻尼力Fnd、Ftd，具体形式表达如下： 式中，E*是等效弹性模量，满足Ei,Ej为颗粒微元i,j的弹性模量，vi,vj为颗粒i,j的泊松比； R*是等效半径，满足Ri,Rj为颗粒微元i,j的半径； a是接触半径，满足xi,xj为颗粒微元i,j的质心位移矢量； 式中，m*是等效质量，满足mi,mj为颗粒微元i,j的质量； 式中，相对速度法向分量Vi,Vj为颗粒微元i,j的速度，接触面的法向矢量法向刚度阻尼系数eij为颗粒微元i,j的碰撞恢复系数； Ft＝-Stδ 式中，δ是切向重叠量，为切向刚度，G*是等效剪切模量，Gi,Gj为颗粒微元i,j的剪切模量； 式中，是相对速度切向分量； 3暂时将颗粒微元间的摩擦系数μij设为0，对颗粒堆施加恒定的压力进行三轴压缩，逐级增大压力，每级加载至颗粒微元稳定，即颗粒微元速度小于10-3ms，稳定后计算颗粒堆的孔隙率； 4当颗粒堆的孔隙率与目标多孔防热材料一致时，保持压力，将颗粒微元间的摩擦系数μij调为实际测量值，令恢复系数e＝0.001，使颗粒堆快速稳定，至颗粒微元速度小于10-4ms； 利用粗粒化方法得到颗粒微元内部的应力的方法如下： 在包含N个颗粒微元的求解域内，任意一点x的速度vx和应力σx由距该点半径Rw的空间内的颗粒微元速度和颗粒微元间的接触力求出： 其中mα是颗粒微元α质量，xα、vα是颗粒微元α质心的位置矢量和速度矢量，W是权函数； 其中xαβ＝xα-xβ是颗粒微元α到颗粒微元β质心的位置矢量，v'αx＝vα-vx是颗粒α的速度波动，fαβ为颗粒微元α到颗粒微元β之间的接触力。

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