本文關(guān)鍵詞：結(jié)合紅外測溫與有限元分析的平面往復(fù)滑動摩擦溫度場研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：摩擦副工作時會產(chǎn)生摩擦熱,由摩擦熱形成的溫度場會對摩擦副的摩擦學(xué)行為產(chǎn)生諸多影響。因此,研究摩擦溫度場可以為摩擦副的摩擦學(xué)性能探究、設(shè)計及應(yīng)用等提供理論依據(jù)。利用溫度傳感器對溫度場進行測量的實驗方法無法獲取完整的摩擦副三維溫度場,而借助數(shù)值計算的方法重構(gòu)摩擦溫度場,其準確性又難以得到保證。為了克服單一研究方法的局限性,本文利用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對平面往復(fù)滑動摩擦溫度場展開研究。依托多功能摩擦磨損試驗機進行實驗,以實驗獲得的載荷、轉(zhuǎn)速及實時摩擦系數(shù)計算出隨時間和空間變化的熱流密度,并作為移動熱邊界條件引入數(shù)值模型,計算下試樣溫度場。最后,利用紅外熱像儀和熱電偶測量的溫度場對重構(gòu)溫度場的可靠性進行驗證并分析摩擦溫度場。實驗與數(shù)值模擬的結(jié)果表明：(1)將摩擦系數(shù)導(dǎo)入有限元模型重構(gòu)三維溫度場的方法可行；(2)由于熱量的積累和傳遞,摩擦副溫度場最終會呈現(xiàn)出沿遠離接觸區(qū)域溫度逐步遞減的態(tài)勢；(3)材料的熱物性參數(shù)、轉(zhuǎn)速、載荷以及實時摩擦系數(shù)是影響摩擦溫度場演變和分布的主要因素；(4)利用平均摩擦系數(shù)比較同種材料在載荷和轉(zhuǎn)速乘積相等的兩種工況下的穩(wěn)態(tài)階段最終溫升的方法可行；(5)隨著轉(zhuǎn)速和載荷的變化,實驗與模擬的絕對誤差和平均相對誤差出現(xiàn)規(guī)律性變化,可以為溫度場修正和分析提供理論支撐。
【關(guān)鍵詞】：平面往復(fù)滑動摩擦 溫度場 紅外熱像儀 熱流密度 有限元模型 誤差
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH117.1
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 摩擦熱研究背景概述14-15
• 1.2 摩擦溫度場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 摩擦溫度場的測量15-17
• 1.2.2 摩擦溫度場的計算17-18
• 1.3 課題研究的目的及意義18-19
• 1.4 本文主要研究的內(nèi)容19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 第二章 摩擦溫度場基本理論及測溫技術(shù)20-30
• 2.1 摩擦熱理論20-24
• 2.1.1 摩擦產(chǎn)熱機理20
• 2.1.2 摩擦傳熱模型20-22
• 2.1.3 熱量的傳遞方式22-23
• 2.1.4 溫度場問題的定解條件23-24
• 2.2 溫度場的有限元計算24-25
• 2.2.1 有限元法概述24-25
• 2.2.2 有限元法熱分析軟件25
• 2.3 摩擦溫度場的測量25-29
• 2.3.1 熱電偶測溫原理25-26
• 2.3.2 紅外熱像儀測溫原理及應(yīng)用26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 往復(fù)滑動摩擦生熱實驗30-42
• 3.1 實驗的準備工作30-35
• 3.1.1 多功能摩擦磨損試驗機概述30-32
• 3.1.2 標準試樣32-33
• 3.1.3 試樣熱物性參數(shù)的測量33-35
• 3.2 系統(tǒng)的設(shè)計及實驗的開展35-39
• 3.2.1 實驗原理35-36
• 3.2.2 系統(tǒng)搭建36-38
• 3.2.3 實驗工況38-39
• 3.2.4 實驗步驟39
• 3.3 實時摩擦系數(shù)39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 往復(fù)滑動摩擦副瞬態(tài)溫度場的計算42-50
• 4.1 模型的建立和簡化42-43
• 4.1.1 模型的簡化42
• 4.1.2 單元的選擇42
• 4.1.3 網(wǎng)格劃分42-43
• 4.2 邊界條件的計算43-46
• 4.2.1 摩擦熱量分配與熱流密度計算43-44
• 4.2.2 對流換熱邊界條件計算44-46
• 4.3 模型邊界條件的加載46-47
• 4.4 摩擦溫度場數(shù)值模擬47-49
• 4.4.1 APDL命令流輸入工作模式概述47-48
• 4.4.2 數(shù)值計算流程48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 數(shù)值模擬與實驗結(jié)果的綜合分析50-74
• 5.1 各種工況的溫度分布情況50-54
• 5.2 熱像儀拍攝結(jié)果分析54-56
• 5.3 同種材料不同工況對摩擦溫度場分布的影響56-60
• 5.3.1 載荷對溫度的影響57-58
• 5.3.2 轉(zhuǎn)速對溫度的影響58-60
• 5.4 摩擦系數(shù)對溫度的影響60-63
• 5.5 同種工況不同材料對摩擦溫度場分布的影響63-65
• 5.6 溫度場的準確性驗證及誤差分析65-73
• 5.7 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 課題總結(jié)74-75
• 6.2 課題展望75-76
• 參考文獻76-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況79

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9 張根p，

本文編號：453559