[發明專利]正反雙向熱流法測固-固接觸熱阻的測試方法

有效

• 申請號: 201210278890.3
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102768224A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 宣益民;張平;李強;徐德好
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種正反雙向熱流法測固-固接觸熱阻的測試方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

第一步，測試設備的準備和測試試件測試點的選取：

加工出兩試件，將試件豎直安裝在兩個上下對稱設置的制冷加熱套之間，在兩制冷加熱套上設置有應力加載裝置，所述的試件上設置有溫度傳感器，溫度傳感器與數據采集系統連接，用于測試試件的軸向溫度；

試件上測試點之間的位置滿足如下關系：以兩試件縱軸方向上的接觸界面截面位置為對稱面，兩試件上的測試點位置完全對稱，每個試件從下端面到上端面之間均設置n個測試點，每個試件上相鄰兩個測試點之間的軸向距離相等，測試點之間的距離為dx；

第二步，加載壓應力，正向對試件加熱：

對兩試件軸向的其中的一端加熱，另一端冷卻，試件溫度達到穩定后開始采集測試溫度；所述的測試溫度包括各試件上n個測試點的測量溫度T_i，ji=1，……n，n為每個試件上測試點數目并按對稱面對稱，j=1，2分別表示兩不同的試件；

第三步，采集測試點溫度和正向接觸熱阻R′的計算：

將兩試件上每一個測試點上的溫度進行采集和存儲，此時試件上n個測試點的測量溫度為T_i,j′i=1，……n；

根據每個試件上n個測試點的位置和測量溫度T_i,j′的溫度梯度關系，通過數值外推法可得到兩試件在接觸界面處的外推溫度T_s-1′和T_s-2′，進而接觸界面溫差ΔT_s′為：

ΔT_s′＝T_s-1′-T_s-2′

此時由已知熱流量Q進而得到正向接觸熱阻

第四步，加載壓應力，反向加載熱流，采集測試點溫度：

同樣條件下，加載和第二步相同的壓應力，反向操作，對兩試件軸向的一端加熱，一端冷卻，試件溫度達到穩定后開始采集測試溫度；

第五步，反向接觸熱阻R″的計算：

將兩試件上每一個測試點上的溫度進行采集和存儲，此時試件上n個測試點的測量溫度為T_i,j″i=1，……n；

同樣，根據每個試件上n個測試點的位置和測量溫度T_i,j″的溫度梯度關系，通過數值外推法可得到兩試件在接觸界面處的外推溫度T_s-1″和T_s-2″，進而接觸界面溫差ΔT_s″為：

ΔT_s″＝T_s-1″-T_s-2″

此時由已知熱流量Q進而得到反向接觸熱阻

第六步，接觸熱阻R的計算：

在正向測試時，若兩試件接觸界面的外推溫度T_s-1′和T_s-2′為：

T_s-1′＝a_s-1(T_s-1-T_ref)+E_s-1

T_s-2′＝a_s-2(T_s-2-T_ref)+E_s-2

其中a_s-1和a_s-2為溫度傳感器的系數，T_s-1和T_s-2為兩試件正向測試時在接觸界面的實際溫度，T_ref為溫度傳感器的參考溫度，E_s-1和E_s-2為溫度傳感器的誤差項；

正向接觸熱阻R′為：

R′=ΔTs′Q=as-1+as-22·R+as-1-as-22(Ts-1+Ts-2-2Tref)Q+Es-1-Es-2Q]]>

同理，反向測試時兩試件接觸界面的外推溫度T_s-1″和T_s-2″為：

Ts-1′′=as-1(T←s-1-Tref)+E←s-1]]>

Ts-2′′=as-2(T←s-2-Tref)+E←s-2]]>

其中，和為兩試件反向測試時在接觸界面的實際溫度，和為溫度傳感器的誤差項；

同理反向接觸熱阻R″為：

R′′=ΔTs′′Q=as-1+as-22·R+as-1-as-22(T←s-1+T←s-2-2Tref)Q-E←s-1-E←s-2Q]]>

因溫度傳感器的系數a_s-1=a_s-2=1，則接觸熱阻R為：

R=R′+R′′2+(Es-1-Es-2)-(E←s-1-E←s-2)Q]]>

此時可令(Es-1-Es-2)≈(E←s-1-E←s-2)≈0,]]>從而R=R′+R′′2.]]>