瞬态法接触热阻实验研究及其在快速铸轧工艺参数仿真中的应用

摘要

本文利用一维瞬态热传导方程计算了被激光照射的金属试样接触界面的温度分布,获得接触界面的理论温度差,并与实际测得的温升曲线进行对比以得到界面接触热阻.在此基础上以激光器为加热源设计了一套大塑性的瞬态接触热阻实验系统,该系统克服了传统稳态法测试接触热阻的温度测试不准、接触压力小、测试效率低的缺点;并在此基础上进行了大量的实验研究工作,对所得实验数据进行多元线性回归处理,建立了接触热阻的计算模型;实验发现,接触压力是影响接触热阻的一个主要因素,二者之间的关系满足h<'*>∝(p<'*>)<'0.93>;同时,接触表面均方根粗糙度、中间介质、氧化膜厚度、热流密度的改变都将不同程度地影响接触热阻的大小,由实验数据得出了它们的关系曲线;用实验所得接触热阻计算模型综合分析了连续铸轧中带坯在铸轧区的传热和铸轧力的数学模型,在此基础上对连续铸轧工艺参数的变化进行了仿真研究.通过将仿真结果与实验结果比较,证明本文建立的接触热阻模型比较准确.

目录

文摘

英文文摘

第一章综述

1.1课题来源

1.2连续铸轧技术的发展与研究现状

1.2.1国外连续铸轧技术的研究与发展现状

1.2.2中国铝带坯双辊式连续铸轧技术的发展现状

1.2.3快凝铸轧的工艺特点

1.2.4连续铸轧的主要工艺参数仿真研究概况

1.3接触热阻的研究现状

1.3.1影响接触热阻的主要因素

1.3.2接触热阻近期国外研究现状

1.3.3国内近期研究概况

1.3.4实验研究概述

1.4本论文的主要研究内容

第二章接触热阻实验研究

2.1引言

2.2接触热阻的概念

2.2.1热阻的概念

2.2.2材料热阻

2.2.3接触热阻

2.3实验研究思路

2.4实验系统及实验原理

2.4.1实验装置及其测试系统

2.4.2实验原理

2.5试件的准备及相关物理特

2.6实验步骤

2.7实验结果及讨论

2.8本章小结

第三章接触热阻实验建模

3.1多元线性回归方法

3.2接触热阻实验建模

3.3本章小结

第四章铸轧区温度场和压力场的数学模型

4.1铸轧区传热的数学模型

4.2铸坯表面与辊套间的接触热导

4.2.1结晶区的接触热导

4.2.2轧制区的接触热导

4.2.3温度场的边界条件

4.3结晶区压力分布的数学模型

4.3.1建立结晶区压力模型的基本假设

4.3.2结晶区凝固坯变形抗力模型

4.3.3基本平衡微分方程

4.4轧制区的压力分布模型

4.4.1几个基本假设

4.4.2轧制区变形抗力模型

4.4.3基本平衡微分方程

4.4.4轧制区的摩擦条件

4.4.5基本平衡微分方程的解

4.5总轧制力的计算模型

4.6本章小结

第五章连续铸轧工艺参数仿真

5.1引言

5.2仿真用程序流程及参数

5.3仿真结果及讨论

5.4本章小结

第六章全文总结

参考文献

致谢