[發(fā)明專利]平板型機(jī)械結(jié)構(gòu)熱變形補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710102810.1
• 申請(qǐng)日: 2017-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN106933098B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁曉紅;葛澤稷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

1.一種平板型機(jī)械結(jié)構(gòu)熱變形補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)首先根據(jù)平板型機(jī)械結(jié)構(gòu)熱變形的控制方向進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將熱收縮材料布置在可減少熱變形方向的區(qū)域，然后將半導(dǎo)體制冷片的冷端貼于熱膨脹材料上，半導(dǎo)體制冷片的熱端通過導(dǎo)熱石墨片將熱量傳遞到熱收縮材料上；

2)對(duì)整個(gè)熱變形補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行能量分析，通過計(jì)算半導(dǎo)體制冷片的冷端吸熱量、熱端的放熱量以及熱源的發(fā)熱功率來計(jì)算熱膨脹材料和熱收縮材料的內(nèi)能變化量；

3)將步驟2)中計(jì)算得到的參數(shù)代入到形變平衡原理的公式(1)中,

式中下標(biāo)1和2分別對(duì)應(yīng)著熱膨脹材料和熱收縮材料，α是材料的線膨脹系數(shù)，單位為1/K，c是材料的比熱容，單位為J/(kg·K)，m是材料的質(zhì)量，單位為kg，b是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的尺寸，單位為m；

4)將步驟3)中求得的參數(shù)代入式(2)所示的平板型機(jī)械結(jié)構(gòu)的熱變形補(bǔ)償系統(tǒng)的能量控制方程中，

式中Q_HS是熱源釋放的熱量，Q_h是半導(dǎo)體制冷片熱端釋放的熱量，P是半導(dǎo)體制冷片中電流做的功，Q_loss是整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)周圍環(huán)境的能量損失；根據(jù)這個(gè)能量控制方程所示能量關(guān)系式，通過調(diào)整熱變形補(bǔ)償系統(tǒng)中的半導(dǎo)體制冷片的電壓和電流參數(shù)來調(diào)整平板和熱收縮材料的內(nèi)能變化量，即實(shí)現(xiàn)熱變形量的控制；當(dāng)調(diào)節(jié)的內(nèi)能變化量使得平板的熱膨脹量完全被熱收縮材料的熱收縮量補(bǔ)償時(shí)，整個(gè)熱變形補(bǔ)償系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了完全熱補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的平板型機(jī)械結(jié)構(gòu)熱變形補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于：為了使熱收縮材料受熱均勻，在平板型機(jī)械結(jié)構(gòu)上布置由導(dǎo)熱石墨片制成的熱傳遞通道，該熱傳遞通道依照密度法進(jìn)行迭代計(jì)算，其拓?fù)鋬?yōu)化形態(tài)由公式(3)所示的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型定義：

式中x為設(shè)計(jì)變量，T_b(x)是溫度標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)，T_ave是設(shè)計(jì)域內(nèi)的平均溫度，v是導(dǎo)熱石墨片體積，v₀是體積上限。