为了研究实际接触条件对塑料激光透射焊接温度场分布的影响, 建立了基于体热源和考虑接触热阻的热传递模型的三维瞬态有限元热分析模型, 采用C语言编写的APDL子程序实现体热源的动态加载, 考虑温度对材料的影响, 使得温度场分布更符合实际状况。采用该模型对PC塑料激光透射焊接过程进行模拟, 分析不同接触热阻和功率下温度场的分布, 并与不考虑接触热阻的体热源模型模拟的结果、试验结果进行对比。结果表明, 考虑接触热阻的体热源模型模拟得到的焊缝分布更符合实际情况, 表明该模型可以较好的表征接触热阻对透射焊接的影响, 并且可以准确的预测焊缝的尺寸。

随着探测技术的飞速发展，红外探测器获得了越来越广泛的应用。对一种快速启动的微型红外探测器内部结构进行了数值模拟和传热计算。模拟结果表明：接触热阻对探测器组件冷却过程和时间的影响显著，通过调整接触热阻的大小，探测器芯片冷却到90 K所用的时间在4~10 s之间变动。初始环境温度和光阑表面发射率对芯片的冷却效果影响不大。节流冷头温度的变化对探测器组件冷却影响较大，当节流冷头温度下降较慢时，其对芯片启动时间影响较大。在实验过程中可以通过优化接触热阻和节流冷头这两个因素来提高探测器组件冷却效果，从而达到更高的要求。

激光淬火工艺具有节能环保、质量高的优点。研究薄板零件激光淬火时所形成的温度场对将激光淬火应用于薄板零件表面强化的实际工作中具有重要的作用。本文通过对45钢和铸铁HT250之间接触面的接触热阻进行实验测试, 通过数据分析得出了相应的接触热阻经验关系式。利用Abaqus软件模拟薄板表面激光淬火, 其中将实验所得的接触热阻经验关系式代入, 得到了相应薄板表面淬火温度场。通过与不考虑接触热阻的零件表面淬火温度场仿真结果进行对比, 得出了接触热阻对薄板零件表面激光淬火所形成的温度场的影响。研究成果可对薄板表面激光淬火工艺应用于实践提供指导。

温度场是影响激光焊接焊缝成形质量的关键因素。针对非熔透型激光搭接焊接头焊缝成“钉头”状的特点，通过分析焊接时材料吸收激光能量的分布情况，提出了高斯面热源加线性递增式柱热源的复合体热源模型。模型考虑板间接触热阻的影响，并将计算结果和试验结果进行了对比，发现模拟出的焊缝形状和试验吻合较好；此外基于本模型对焊缝各处的热循环与焊缝组织形貌及显微硬度的关系进行了分析。结果表明，焊缝组织形貌及显微硬度除与加热和冷却速率有关外，峰值温度对其也有重要影响；在热循环基本一致的情况下焊缝的性能相似。该模型较准确地模拟了薄板激光深熔焊接熔池温度场，对研究激光深熔焊接温度场问题和激光工艺参数的优化选择具有参考价值。

利用有限元方法对一Ku波段空间行波管收集极的热特性进行了模拟计算,得到了收集极的温度分布图。分析比较了接触热阻和热辐射对热特性的影响,结果表明接触热阻明显地阻碍了热量的散失,使收集极整体温度有一定上升,而热辐射在使收集极各部分温度降低的同时,使温度分布更均匀。运用间接法进行了热-应力耦合分析,得到了收集极的位移场分布等值线图,进而确定该收集极采用的结构在热形变方面满足散热要求;并对在轴向加矩形翅片和在径向加圆形翅片两种散热方案进行了分析,得到了各自的优缺点,为散热方案的选择提供了依据,从而可以更好地提高散热效率。

为了解决空间相机接触热阻难以确定的问题,从接触面传导和辐射换热的角度考虑,给出了其接触热阻的计算方法。根据空间相机的材料、加工、装配及其特殊运行环境,得到一个合理的接触系数范围。以空间相机的正视相机为例,对其结构进行合理的简化,利用I-DEAS/TMG热分析模块建立有限元模型,仿真计算了低温稳态平衡工况,考察了热阻波动对温度分布的影响。正视相机热分析计算结果和热环境模拟实验数据较为吻合,最大偏差为045 ℃。研究结果表明,该接触热阻计算方法合理,可以预测太空环境中干接触的精密加工表面间的接触热阻。

考虑激光辐照下结构变形对双层板接触传热影响可以更真实地反映两板间的传热情况,通过实验和数值模拟分析了大气压力对接触传热的影响.结果表明:大气压力对接触热阻影响非常明显,当大气压力超过一定值后,双层板界面始终接触,后板中心的温升阶段成类抛物形状;当大气压力在某一范围内,大气压力与温度矩产生的靶板挠度相当,接触面时分时合,后板的温升阶段成振荡式类线性增加;当大气压力小于某一特定值时,后板温度有一突跃过程,通过适当的设计有可能观测到该现象.

首次提出激光辐照下双层金属板界面会由于变形而产生脱离,从而对双层板之间的传热有明显的影响,通过实验和数值模拟验证这一提法.该工作丰富了接触热阻概念,有助于进一步加深对强激光破坏机理的研究,同时提供了一条有效的抗强激光加固的途径.