[發(fā)明專利]一種提升裝配界面接觸熱性能的界面軟硬程度設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310434061.8
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116502299A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 林起崟;王晨;洪軍;潘宗昆;邵衡;李先洋;李光明
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/12
• 分類號: G06F30/12;G06F30/17;G06F30/23;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種提升裝配界面接觸熱性能的界面軟硬程度設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)沿裝配體厚度方向劃分主裝配界面、從裝配界面與基體區(qū)域；溫度由主裝配界面至從裝配界面?zhèn)鬟f，主裝配界面定義為主設計域，從裝配界面定義為從設計域；

2)將主設計域與從設計域沿平行于裝配界面方向劃分M個設計子區(qū)域；

3)生成給定真實粗糙度下裝配體主、從裝配界面粗糙表面，通過調(diào)整網(wǎng)格節(jié)點坐標重構粗糙表面，根據(jù)實際工況設置載荷與邊界條件，對裝配體進行網(wǎng)格劃分，各設計子區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格單元材料屬性相同；

4)各設計子區(qū)域初始材料彈性模量或屈服強度與基體材料相同，通過力-熱-力-熱四循環(huán)雙迭代順序熱力耦合過程，構建考慮全要素熱效應影響的接觸熱性能數(shù)值分析模型；

5)通過考慮全要素熱效應影響的接觸熱性能數(shù)值分析模型進行接觸熱性能數(shù)值分析，得到初始材料屬性下主、從裝配界面內(nèi)單元溫度與熱通量分布結果；

6)根據(jù)初始各設計子區(qū)域彈性模量或屈服強度、初始各設計子區(qū)域主、從裝配界面內(nèi)單元溫度、熱通量分布結果，進行迭代計算，實現(xiàn)提升裝配界面接觸熱性能的界面軟硬程度設計。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種提升裝配界面接觸熱性能的界面軟硬程度設計方法，其特征在于，步驟6)中進行迭代計算時，采用的優(yōu)化設計目標函數(shù)Δ為：

其中，T(ω_t)—裝配界面單元ω_t的溫度值，—裝配界面單元平均溫度值，μ₁和μ₂分別表征主、從裝配界面表面溫度分布不均勻性，M^k—松弛系數(shù)、N—優(yōu)化程度、k_max—最大迭代次數(shù)、E_max—彈性模量或屈服強度變化上限，E_min—彈性模量或屈服強度變化下限。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種提升裝配界面接觸熱性能的界面軟硬程度設計方法，其特征在于，步驟4)中，力-熱-力-熱四循環(huán)雙迭代順序熱力耦合過程具體為：通過微觀粗糙表面接觸力學分析，獲取真實微觀接觸狀態(tài)；然后進行接觸熱性能分析，獲取全歷史進程中整體溫度分布；根據(jù)全歷史進程中整體溫度分布，進行微觀粗糙表面接觸力學分析，獲取二次微觀接觸狀態(tài)；根據(jù)二次微觀接觸狀態(tài)進行接觸熱分析，得到構建考慮全要素熱效應影響的接觸熱性能數(shù)值分析模型。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種提升裝配界面接觸熱性能的界面軟硬程度設計方法，其特征在于，步驟5)的具體過程為：通過考慮全要素熱效應影響的接觸熱性能數(shù)值分析模型進行接觸熱性能數(shù)值分析，得到主、從裝配界面內(nèi)單元溫度、熱通量分布結果，并計算初始彈性模量或屈服強度下接觸熱阻以及接觸熱性能優(yōu)化目標函數(shù)。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種提升裝配界面接觸熱性能的界面軟硬程度設計方法，其特征在于，接觸熱阻TCR定義為：

其中，T_主和T_從分別是主、從裝配界面溫度平均值；ΔT是主與從裝配界面平均溫度的差值；為主與從裝配界面的平均熱通量值；q_主和q_從分別是主、從裝配界面熱通量分布平均值。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種提升裝配界面接觸熱性能的界面軟硬程度設計方法，其特征在于，根據(jù)初始彈性模量或屈服強度下接觸熱阻以及接觸熱性能優(yōu)化目標函數(shù)以及主、從裝配界面內(nèi)單元溫度分布，利用設計子區(qū)域彈性模量或屈服強度迭代公式更新各設計子區(qū)域彈性模量或屈服強度，并計算接觸熱阻以及接觸熱性能優(yōu)化目標函數(shù)，得到迭代后各設計子區(qū)域彈性模量或屈服強度。