中文摘要：

摩擦副温度场对研究材料摩擦学特性具有重要的理论和实际意义，对摩擦温度场的检测也是摩擦学测试领域的公认难题；本项目拟从经典热传导正、反演理论入手，以典型滑动摩擦接触形式为研究对象，自制多功能传感器装夹台，实验研究高／低接触应力下点线移动热源，建立三维瞬／稳态热传导方程，提出一／二阶非定常多宗量热传导反问题的数值求解模型，以此优化热流分配系数；对红外热成像二维观测数据进行小波去噪，并作为一类边界条件和初始定解条件引入有限元计算模型，同时解决时空坐标匹配问题，在COMSOL多场耦合有限元系统中重构基于实测结果和理论计算的摩擦过程多态三维温度场，进一步研究多宗量非定常热学参数和热-力耦合等因素对温度分布的影响，探索摩擦生热机理，为摩擦学理论研究提供科学依据。

结论摘要：

对摩擦温度场的检测是摩擦学测试领域的公认难题，本课题结合红外测温技术和传统的接触式测温方法，成功地实现了摩擦热温度场的动态检测；针对典型端面滑动接触形式，研制了综合摩擦温度场测温装夹试验台；考虑了热－力耦合等因素并结合试验数据采用有限差分的计算方法对温度场进行了重建和修正，系统地研究了摩擦热产生及传导的规律；在此基础上对摩擦热流分配系数等参数进行了反推研究。研究表明（1）研制的端面滑动摩擦副综合测温平台，能够实现摩擦界面近似温度、侧表面的温度分布以及下试样体内若干关键点温度的检测和记录，同时能够获得摩擦过程中摩擦系数、载荷及速度等参数；（2）基于形态学边缘检测及小波阈值去噪对红外热像图片进行处理，能够得到边缘清晰，信噪比高的温度场观测结果；（3）对接触界面的摩擦过程中发射率的动态标定提高了对界面温度检测的准确性；（4）热流分配系数不仅与材料的热物理属性相关，还与其摩擦学特性相关，当摩擦副材料减摩、抗粘着特性越好，运行越稳定，动态热流分配系数变化就越平缓；下试样实际接触面积越小，上试样热流分配系数越大，且有加速增大趋势；而下试样散热状况越好，上试样热流分配系数越小；（5）分别利用摩擦界面近似温度和摩擦热流作为载荷对摩擦温度场进行重建，结果得到了热像仪的验证；（6）利用热像仪获得的数据，结合VC++与APDL语言对基于热流载荷所构建的摩擦温度场进行修正，得到了更准确的温度场瞬态分布；（7）通过多种材料及多种工况的重建对比，在干摩擦或边界润滑摩擦过程中，摩擦界面温度及体内温度梯度与摩擦速度、接触压力和摩擦系数成正比，而与摩擦副材料的导热能力成反比，即摩擦试验工况条件及摩擦副材料热物性是影响温度场分布的主要因素。