热力耦合条件下基于红外测量的摩擦副温度场研究

发布时间：2017-09-10 21:10

  本文关键词：热力耦合条件下基于红外测量的摩擦副温度场研究

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【摘要】：摩擦副是现实工程中常见的机械接触,而影响摩擦副之间的摩擦学行为的主要因素之一是摩擦热,摩擦副接触区域的温度对摩擦副材料性能起着很大的影响。所以,对摩擦温度场的研究具有重大的现实意义。 本论文是在多功能可控摩擦磨损试验机的基础上,搭建实验夹具平台,并利用高精度的红外探头测量实验中上试样下表面温度,利用红外热象仪测量实验过程中上下试样的外侧表面温度,将其作为边界条件,并且运用实时的摩擦系数、随温度变化的热物性,在多场耦合软件COMSOL中进行热-结构直接耦合分析,力图建立更加准确的摩擦副温度场。 结果表明：本文提出的实时边界条件与数值计算相结合的方法可以准确地模拟出摩擦瞬态温度场；摩擦副之间的转速、载荷、摩擦系数以及摩擦副的材料是影响温度场分布的主要因素。
【关键词】：热-结构耦合 摩擦副 红外技术 瞬态温度场 COMSOL
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH117.1;TN219
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 温度的测量14-17
• 1.2.2 温度场的数值分析17
• 1.3 热-结构耦合分析17-18
• 1.4 本文研究的主要内容18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 摩擦热理论及有限元分析理论19-28
• 2.1 摩擦生热理论19-20
• 2.1.1 滑动摩擦热源理论19-20
• 2.1.2 摩擦热传导理论20
• 2.2 热传递理论20-23
• 2.2.1 瞬态温度场热传导方程20-22
• 2.2.2 热传递的方式22-23
• 2.3 热应力理论23
• 2.4 热分析有限元方法23-25
• 2.4.1 温度场有限元分析方法23-24
• 2.4.2 温度场有限元分析的边界条件24-25
• 2.5 瞬态热-结构直接耦合的求解方法25-27
• 2.5.1 瞬态热-结构直接耦合分析25
• 2.5.2 瞬态热-结构耦合直接耦合有限元法25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 基于红外测温技术的实验设计28-40
• 3.1 实验装置设计28-30
• 3.1.1 试验机的选择28-29
• 3.1.2 实验试样模型及实验原理29-30
• 3.1.3 实验台架设计30
• 3.2 测温装置设计30-34
• 3.2.1 红外测温原理30-31
• 3.2.2 Thermalert-MID红外探头介绍31-32
• 3.2.3 Thermo Vision~(TM) A40-M热像仪介绍32-34
• 3.3 摩擦生热实验过程34-39
• 3.3.1 实验方案的确定34-35
• 3.3.2 红外探头发射率的标定35-36
• 3.3.3 红外热像仪发射率的标定36-37
• 3.3.4 实验结果37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 热-结构耦合温度场数值模拟40-51
• 4.1 有限元计算软件的选择40-41
• 4.2 有限元模型的建立及简化41-43
• 4.2.1 三维实体模型的建立41
• 4.2.2 有限元模型的建立及简化41-42
• 4.2.3 材料属性的定义和网格划分42-43
• 4.3 数值计算中主要参数的设定43-46
• 4.3.1 热流密度的计算43-46
• 4.3.2 热流分配系数的计算46
• 4.4 边界条件的计算及载荷的加载46-50
• 4.4.1 边界条件的加载46-47
• 4.4.2 对流换热系数的计算47-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 数值模拟结果及分析51-61
• 5.1 各种工况的温度分布情况51-53
• 5.2 工况对摩擦温度场分布的影响53-56
• 5.2.1 载荷对温度的影响53-55
• 5.2.2 转速对温度的影响55-56
• 5.3 摩擦系数对温度的影响56-57
• 5.4 不同材料对温度的影响57-59
• 5.5 计算结果验证59-60
• 5.6 本章小结60-61
• 第六章 总结与展望61-63
• 6.1 总结61
• 6.2 展望61-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 丁华东,韩文政,谢凤宽,王永兰,金志浩;测量摩擦表面平均温度的实用方法[J];中国表面工程;1999年01期

2 马思群,兆文忠,谢素明,万朝燕;列车制动盘热—机耦合过程的数值仿真[J];机械设计与制造;2003年04期

3 于旭东,王政,王成焘,谢友柏;车用发动机活塞稳定工况温度测量[J];机械科学与技术;1999年05期

4 黄健萌;高诚辉;唐旭晟;林谢昭;;盘式制动器热—结构耦合的数值建模与分析[J];机械工程学报;2008年02期

5 杨智勇;韩建民;李卫京;陈跃;王金华;;制动盘制动过程的热—机耦合仿真[J];机械工程学报;2010年02期

6 李非雪,张文明,方湄;测量湿式多片制动器摩擦表面的温度分布[J];矿山机械;2000年12期

7 徐西鹏,MALKINS;金刚石砂轮与花岗石摩擦界面能量传输特征的实验研究[J];摩擦学学报;2001年01期

8 董光能,彭旭东,谢友柏,虞烈;销-盘摩擦磨损试验中聚醚醚酮试销的温度场测定[J];摩擦学学报;1999年02期

9 张立军;司杨;余卓平;;非均匀盘式制动器热机耦合特性试验研究[J];汽车技术;2008年06期

10 陈辉;胡元中;王慧;王文中;;干接触体滑动过程温度场的计算[J];清华大学学报(自然科学版);2007年11期

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本文编号：826640