基于三維粗糙表面的結(jié)合部接觸熱阻研究.pdf

1、當兩個零件表面相互接觸時，實際接觸僅發(fā)生在一些離散點或微小面積上，其余的間隙部分是真空或填充介質(zhì)（例如空氣、水和油脂等）。由于間隙介質(zhì)的導熱系數(shù)與零件導熱系數(shù)一般相差較大，粗糙表面間不完全接觸造成的熱流收縮會引起接觸面附近熱流發(fā)生變化，形成接觸換熱的附加阻力，即接觸熱阻(Thermal Contact Resistance，簡稱TCR)，其定義是零件接觸界面溫差與熱流密度之比。
　　接觸熱阻主要與接觸面的表面特性（如粗糙度等）、面

2、壓等因素密切相關(guān)，所以本課題主要以粗糙表面模型為研究對象，應(yīng)用有限元分析軟件，著重從接觸方面考慮載荷對接觸面積的影響，進而得到接觸熱阻與面壓的關(guān)系。
　　本文主要從以下幾個方面展開研究:
　　(1)利用三維輪廓測量儀獲取加工零件的三維粗糙表面形貌數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行相應(yīng)預(yù)處理后，重構(gòu)粗糙表面三維實體模型，結(jié)果表明:基于APDL的逆向參數(shù)化建模和參數(shù)化分析方法，可以建立粗糙表面實體模型。并運用有限元軟件對模型進行分析，得到接觸面積

3、與載荷之間的關(guān)系。研究表明:接觸面積與載荷之間存在一定的函數(shù)關(guān)系;
　　(2)基于接觸熱阻的產(chǎn)生機理，采用蒙特卡洛算法對在不同表面形貌下的接觸熱阻進行計算，結(jié)果表明:隨著粗糙度的增大，接觸熱阻呈增大的趨勢，反之，亦然;隨著載荷的增大，接觸熱阻呈減小的趨勢;
　　(3)將熱分析相關(guān)理論與接觸熱阻產(chǎn)生機理相結(jié)合，在考慮間隙有填充物時，應(yīng)用ANSYS熱—結(jié)構(gòu)耦合模塊，對所建模型首先進行了熱分析，得到了溫度場分布云圖;其次，將得到的