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接触热阻国内外研究现状

时间:2021-04-09 22:48来源:毕业论文
自前苏联科学家Kapitza[2]研究低温下的液氦,以及两个固体界面间的接触热阻大小以来,国外学者对两个固体接触表面间的接触热阻进行了更加广泛的实验。对与接触热阻是怎么产生的。

自前苏联科学家Kapitza[2]研究低温下的液氦,以及两个固体界面间的接触热阻大小以来,国外学者对两个固体接触表面间的接触热阻进行了更加广泛的实验。对与接触热阻是怎么产生的。以前的观点认为,由于两接触表面的实际的接触面积只占名义固体试件接触面积的0.01%-0.1%[3],由于大部分的这种两固体试件实际接触面积只占很少部分的情况的接触引起热流的收缩(如图1),进而产生接触热阻。65195

接触面附近的热流变化

图1 接触面附近的热流变化

1 接触热阻的国外研究现状

随着科学生产力的日益进步,两固体的接触热阻的重要性愈来愈引起研究者的注意,自上世纪的五十年代开始,国外学者就开始了关于影响接触热阻大小的实验研究,但国内外对接触热阻的研究大都是一般性的,或者宏观性的,也就是说无法具体的说明,比如研究温度、界面载荷、表面状况、通过两固体试件的热流方向等对接触热阻的大小都有影响,但是在国内研究部分,缺少较为深入性的科学研究。在国内外的研究中,工作人员的研究方向主要是在理论部分,还有实验部分。

描述表面形貌的模型有G-W(Greenwood-Williamson[4])模型,即经典弹性接触模型;BGT(Bush,Gibson,Thomas[5])模型,它是基于各相同表面的模型;还有BGK(Bush,Gibson,Keogh)模型,它是基于各相异表面的模型和ASPRSIM模型,它是表面粗糙度的模拟模型。

描述表面微凸峰由于弹性变形、塑性变形及弹塑性变形,对于接触热阻的作用机理模型,而由于弹性变形、塑性变形及弹塑性变的作用,接触热阻的作用机理模型,只是有有限的几种, 即凸峰形变模型主要有Bush,Gibson等提出的粗糙表面的弹性接触模型、Sridhar和Yovanovich等提出的模型以及Nayak等提出的模型,它们是基于塑性粗糙表面静接触的粗糙表面随机过程模型。而且也有研究人员把表面凸峰与微观中的粒子进行类比研究,这样也可以根据这种模型类分析研究接触热阻。比如:Leung[6]等人就是把统计力学中的粒子(如图2)与表面凸峰进行类比,这样能更形象具体的来描述表面凸峰模型求出的接触热阻的值。 

   

图2 固体表面接触微观示意图

1967年Greenwood和Williamson[7]提出了经典弹性接触模型,他们假定,两个固体接触面所界面,这两个界面发生的形变为完全弹性形变,这种形变发生在两个固体接触面之间,而且这两个固体接触面界面之间不会发生相互作用,他们用Hertz弹性接触理论,利用这种理论计算了实际上的接触面积与界面载荷之间的关系,研究证明它们之间的关系,由图得知近似呈正比。

Bush[8]等人经过过大量的实验研究证明了各向同性表面的弹性接触模型,并且结合实验数据的分析给出了相应的解释,得出了结论:在两个接触面界面之间界面载荷比较低的时,利用BGT模型得出的接触热阻值与GW模型来计算接触热阻的结果相差不是很大。

Bush等人根据一定的假设,设定了特殊情况下的解,并且根据这些实验假设提出了适用于各向异性表面的BGK模型,但是要得出适用于各向异性表面的BGK模型的解析解,里面涉及到了多重微观的面积积分,这就使得我们想要得出BGK模型的解析解的运算量加大,因此Bush等人也无法给出一般情况下的BGK模型的解析解。

除却理论研究部分,在实验研究方面,国外也有很多的研究人员对影响接触热阻的因素及应用进行了大量深入的研究:

    Khounsary[9]等人把实验装置中的空气抽成真空状态,测量试件选用了硅和铜,测定在不同条件下两固体接触面的接触热阻的值,利用采集到的实验数据,根据实验结果表明:当接触试件的界面是硅—铜的情况时,有曲线拟合的关系可知,接触热阻与接触界面的界面载荷是一条曲线,故呈函数关系。 接触热阻国内外研究现状:http://www.751com.cn/yanjiu/lunwen_72705.html

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