[发明专利]一种固体材料接触热阻测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种固体材料接触热阻测量装置，其特征在于，包括水箱和用于给水箱加热的加热器，水箱外部设有支撑杆，支撑杆上安装有可上下平移的移动滑杆，移动滑杆的顶部连接有试件夹具，还包括PC端和温度检测单元，温度检测单元与PC端电性连接。

2.根据权利要求1所述的固体材料接触热阻测量装置，其特征在于，所述试件夹具包括对称设置的试件装夹一和试件装夹二，试件装夹一和试件装夹二上均设有样品容纳腔及通孔。

3.根据权利要求2所述的固体材料接触热阻测量装置，其特征在于，所述试件夹具还包括多个螺丝，试件装夹一上对称的布置有多个光孔，试件装夹二上的对应位置处布置有相同数量的螺纹孔，螺丝贯穿光孔后与螺纹孔螺接。

4.根据权利要求1所述的固体材料接触热阻测量装置，其特征在于，所述温度检测单元包括温度探针一、温度探针二和温度探针三，温度探针一固定在试件一的上表面中心位置，温度探针二固定在试件二的下表面中心位置，温度探针三固定在水箱的内侧壁上。

5.根据权利要求1所述的固体材料接触热阻测量装置，其特征在于，所述加热器包括位于水箱外的电源插头和位于水箱内的加热棒，加热棒呈螺旋形。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的固体材料接触热阻测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、使两个试件相互接触，并给其中一个试件远离接触面的一端施加一个稳定的温度，热量将通过接触面从一个试件传递到另一个试件；

步骤二、间隔固定时间，分别测量两个试件远离接触面的一端的温度，得到温度-时间曲线分别为T1-t和T2-t；

步骤三、利用有限元仿真软件标定出两个试件之间的接触热阻。

7.根据权利要求6所述的固体材料接触热阻测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤三中有限元仿真软件的标定方法具体为：

s1、建立两个试件的3D模型，并且分别输入两个试件的材料属性，包括密度、热传导系数和比热容；

s2、将其中一个试件模型远离接触面的一端作为输入端，另一个试件模型远离接触面的一端作为输出端，在输入端施加通过测量得到的温度-时间曲线(T1-t或T2-t)；

s3、输入参数为两个试件之间预估的接触热阻Rt；

s4、通过仿真计算得到输出端的温度-时间曲线(T2’-t或T1’-t)；

s5、将仿真得到的温度-时间曲线(T2’-t或T1’-t)与实际测量得到的温度-时间曲线(T2-t或T1-t)做对比，然后修正接触热阻Rt的值；

s6、重复步骤s3～s5，直至得到满足精度要求的接触热阻Rt。

8.根据权利要求6所述的固体材料接触热阻测量装置的测量方法，其特征在于，所述步骤三中的有限元仿真软件可以是ANSYS、ABAQUS，Hypermesh、CFX、Nastran或者FLUENT中的任意一种。