盘式制动器热弹性耦合分析

探讨了汽车盘式制动器的摩擦接触热弹性耦合非线性问题及其分析方法.利用有限元分析软件ANSYS 8.1建立盘式制动器热弹性耦合分析的三维有限元模型,确定对模型求解的边界条件、载荷步及模拟工况,研究进行制动器热弹性耦合分析的过程,通过仿真计算得到制动器工作过程中制动盘瞬态温度场、应力场等重要信息.     

面向热机耦合特性分析的制动器摩擦特性模型

以通风盘式制动器为对象,建立制动器热-机耦合有限元模型,并建立实测摩擦系数、最大恒定摩擦系数、最小恒定摩擦系数和等效恒定摩擦系数4种摩擦特性模型,进行紧急制动工况下制动器热-机耦合特性的仿真分析.通过对比分析4种摩擦特性模型条件下的制动盘瞬态温度场、应力场以及热变形情况,探讨了面向制动器热-机耦合特性分析的制动副摩擦系数特性的模型建立方法.     

盘式制动器制动时的热应力分析

制动器摩擦副的温度/应力场耦合分析计算是制动器设计的重要内容和选择摩擦副材料的重要理论依据。文章以制动中的盘式制动器为研究对象,建立了盘式制动器的有限元模型;模型考虑了制动盘和摩擦衬片间的滑动,利用非线性有限元多物理场方法,模拟了制动过程中的温度应力分布情况。     

浮动蹄式制动器制动过程有限元分析

为了更准确地研究具有凸轮张开装置的领从蹄式制动器系统的力学行为,建立了浮动蹄式制动器的有限元模型,通过在凸轮轴上施加输入力矩来模拟制动器系统的制动过程,对摩擦衬片和制动鼓之间的摩擦接触进行分析,得到了该制动器的接触应力分布云图和制动力矩的分布曲线,并与传统蹄式制动器进行了对比分析。分析结果表明:浮动蹄式制动器领蹄由于接触面积增大,在制动力矩保持不变的情况下,接触应力比传统蹄式制动器的接触应力小;浮动蹄式制动器从蹄由于向上浮动,使其摩擦力矩大于传统蹄式制动器;浮动蹄式制动器的总制动力矩大于传统蹄式制动器的制动力矩。     

制动鼓瞬态温度场有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS8．1建立了制动鼓的三维有限元模型,对紧急制动工况下制动鼓的瞬态温度场进行分析计算,揭示出紧急制动工况下制动鼓内部温度场分布规律,以及制动过程中制动鼓内部温度随时间变化规律,可为进一步研究制动效能恒定以及客车制动器设计提供参考。     

固定支点式制动器制动力矩数字模型的研究

汽车制动系是汽车重要的系统,直接关系到汽车行驶的安全性,汽车的制动距离主要由制动器的摩擦付控制,形成制动器制动力矩的数学模型是评价制动器制动效率高低的主要指标,同时为设计ＡＢＳ防抱死系统打下了良好的理论基础。     

盘式制动器旋转结合面的热-结构耦合特性

为探索盘式制动器制动盘与制动片之间的摩擦生热规律及其热流分配规律,应用有限元软件对汽车紧急制动过程进行模拟,研究了制动器在制动过程中温度场、应力场的分布规律及其变化特征.研究结果表明:在制动过程中,系统的应力场和温度场分布都不均匀,二者沿径向和轴向都有较大的梯度,而沿周向的梯度相对较小;由于热应力和机械应力的作用,制动盘会发生热变形,从而使接触状态改变,并导致压力分布的变化,而接触压力的变化反过来又影响摩擦热流的输入;制动盘的变形既是温度场和应力场耦合作用的结果,也是振动摩擦耦合作用的结果.     

鼓式制动器稳定性的复模态分析

针对鼓式制动器出现的制动噪声问题,根据复模态分析基本原理建立有限元模型,对制动噪声进行预测.全面分析制动压强、制动鼓角速度、摩擦系数、杨氏模量、摩擦衬片厚度等因素对制动稳定性的影响.影响因素分析结果表明:摩擦衬片杨氏模量对制动噪声有影响显著;制动压强、摩擦系数和制动鼓杨氏模量对制动噪声影响较大;摩擦衬片厚度和制动蹄杨氏模量对制动噪声具有一定影响;制动鼓角速度对制动噪声影响很小.     

矿车盘式制动器温度场的数值模拟

采用ABAQUS工程模拟有限元软件对矿车盘式制动器温度场进行数值模拟分析,通过得到不同制动工况下矿车盘式制动器的各摩擦副的温度变化曲线及失效的原因,从而为矿车盘式制动器的设计提供参考依据.     

制动器摩擦表面温度测量方法的研究

为了研究汽车在制动过程中产生的大量热能而使制动器温度急剧上升对其制动性能的影响,在对制动器摩擦热的产生进行理论分析的基础上,设计了制动器试验台及其温度测量装置。采用以应变片测量技术为基础的集流环测量方式,对制动器温度测量的方法进行研究,并对测量结果进行分析,为将来进一步研究制动器的温度测量问题提供有效的帮助。     

紧急制动工况下汽车通风盘式制动器瞬态温度场分布的研究

以某乘用车前轮采用的通风盘式制动器为研究对象,建立其热-结构耦合的3维有限元分析模型.在此基础上采用直接耦合法对该通风盘式制动器在紧急制动工况下的瞬态温度场进行仿真分析,获得整个通风式制动盘和摩擦片在紧急制动过程中温度场的分布情况及变化特性.结果显示:在整个紧急制动过程中,制动盘温度场的分布不是轴对称的,其在径向、周向及轴向3个方向上均存在着一定的温度梯度; 制动盘的最高温度出现在1.91 s,最高温度为227.1 ℃.同时对该通风盘式制动器进行了与仿真分析相同制动工况下的台架试验,所获得的实验结果与仿真计算结果基本一致,从而验证了仿真分析的有效性,为通风盘式制动器的设计及优化提供了理论基础.     

基于有限元的轿车用制动盘轻量化可行性研究

针对某型车用制动盘,建立了多个紧急制动工况下SiCp/A356铝基复合材料制动盘和HT250铸铁制动盘的三维瞬态热机耦合计算模型,运用有限元方法模拟了盘式制动器的制动过程.通过分析比较不同厚度两种材料的制动盘在紧急制动工况下应力场与温度场的分布,讨论了SiCp/A356代替HT250的减重效果,用仿真实验验证了铝基复合材料制动盘应用于乘用车的可行性.     

多次紧急制动工况下的鼓式制动器热-结构耦合分析

针对汽车鼓式制动器在制动过程中的开裂失效问题,基于运动学、动力学、摩擦学与热-结构耦合的综合分析技术及实验技术,建立了三维瞬态热-结构耦合理论模型及有限元模型;分析多次紧急制动工况下制动鼓温度场和应力场在径向、周向、轴向的分布特征,得到了结构场与温度场的耦合作用结果 ;分析了温度、应力应变、压力三者间的相互耦合作用规律.结果表明:制动鼓的开裂失效主要处于温升大的区域,是由热应力引起的热疲劳失效,且由于周向压应力比径向和轴向压应力大,从而导致制动鼓的裂纹方向均为沿轴向伸展.     

快速重载货物列车踏面制动试验与分析

针对快速重载货物列车转向架基础制动方式,对踏面制动热流密度和对流换热系数进行推导和应用,重点分析车轮旋转周期内闸瓦摩擦生热和对流换热交替变化规律,建立了全新的车轮制动过程瞬态温度场三维有限元模型.在摩擦制动动力试验台上进行了制动试验并对模型进行了验证,结果表明该模型能比较完整地反映实际工况.利用该模型进行仿真计算,可以了解各种要素对踏面制动过程的影响,为发展快速重载货物列车的制动方式和制动技术提供了比较可信的理论分析.     

快速列车制动盘安全评定与寿命预测模型

为分析含缺陷制动盘的结构完整性,应用断裂力学理论对快速列车制动盘进行了系统的寿命评估研究。根据对制动盘失效情况的调查和盘体应力变化规律计算结果,确定了制动盘失效机制,进而建立了制动盘安全评定与寿命预测模型,从工作断面、工作应力、断裂参量、计算方法、判别准则和评定步骤等方面对预测模型的理论与方法进行了阐述。结果表明:在残余拉应力和热压应力组成的疲劳应力循环驱动下,盘体内部的初始缺陷处引发裂纹并扩展至表面是导致制动盘失效的主要原因。研究结果可以为制动盘的结构设计、产品验收,以及运行大修期的确定提供参考依据,对于高速列车及其他车辆和机械的制动盘安全评定与寿命预测具有一定的指导意义。     

盘式制动器热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析

为了解决盘式制动器由于摩擦温度过高而导致可靠性降低的问题,以某种汽车的通风盘式制动器为例,进行了热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析.利用Workbench的“Coupled Field Transient”模块进行热-机耦合分析,得到了在紧急制动工况下制动器瞬态温度场分布,然后通过与实验结果对比分析,确定有限元模型的准确性.根据制动器最高温度不能超过许用温度的关系推测,利用自适应Kriging代理模型理论建立制动器热-机耦合可靠性功能函数模型.采用自适应Kriging-Monte Carlo 模拟 (adaptive Kriging-Monte Carlo simulation, AK-MCS)方法进行热-机耦合渐变可靠性灵敏度分析,确定设计参数对可靠性的影响程度,并用Monte Carlo法进行结果的验证.结果表明:制动盘单侧厚度对可靠性的影响最为明显,制动盘的导热系数、比热容和散热加强筋厚度次之,制动盘密度影响最小.     

基于有限元法的重卡轮毂轴承单元温度场分析

以重卡轮毂轴承单元为研究对象,确定温度场分析的边界条件,建立重卡轮毂轴承单元与制动鼓的传热模型,利用Ansys Workbench有限元软件对重卡轮毂轴承单元进行温度场分析,得到重卡轮毂轴承在不同径向载荷和转速工况下的温度分布特征以及紧急制动、重复制动、持续制动3种工况下制动鼓对重卡轮毂轴承最高温度的影响。结果表明,重卡轮毂轴承最高温度随轴承径向载荷、转速的增大而升高,且转速的影响更为显著;3种制动工况都会对重卡轮毂轴承温度产生一定影响,但重复制动与持续制动工况对制动鼓与重卡轮毂轴承的最高温度影响显著。     

鼓式制动器瞬态温度场数值模拟计算

依据传热学理论和鼓式制动器的结构特点，分析了鼓式制动器的生热和散热过程，并用有限元法建立了制动鼓瞬态温度场数值模拟计算模型。以EQL092货车后轮鼓式制动器为研究对象，运用ANSYS软件对其制动鼓在持续制动工况下的温升过程进行了数值模拟计算，得出了制动鼓的温度场的三维分布状况，分析了瞬态温度场的变化情况。经过试验验证，计算结果与实测值误差在20％以内。