高速动车组制动盘瞬态温度与应力场计算

针对高速动车组制动盘在制动过程中因温度急剧上升,使制动盘受热膨胀产生热应力,最终出现热裂纹而导致制动盘失效的问题,根据热传导理论、弹性力学变分原理及热应力理论,分析制动盘在各界面上产生的热传导、对流和辐射换热以及受热膨胀产生的热应力。依据实际几何尺寸,建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,考虑弹性模量、比热容、导热系数和线胀系数等材料参数随温度变化的影响,利用大型有限元分析软件ANSYS模拟制动盘的制动过程,分析计算制动盘温度与应力的分布,并通过试验得到验证。仿真结果表明:高速动车组在时速为200 km/h下紧急制动,制动后40 s制动盘最高温度达到416℃,制动后60 s最大应力达到651 MPa,所设计的制动盘满足强度许用应力要求。     

动车组轮装制动盘热力耦合有限元仿真分析

通过对城际动车组轮装制动盘盘体的热力耦合分析，得到制动盘盘体温度和应力在坡道连续2次紧急制动和全线路模拟工况下的变化规律，验证制动盘结构和材料的合理性。     

不同表面凸起单元制动盘的热应力仿真分析

高速列车制动盘工作环境温度高,易产生热裂纹,影响行车安全.本文研究了光滑型、堤坝型、球型等具有不同形状表面凸起单元的制动盘的散热情况,基于热固耦合原理,对其进行热应力仿真分析.结果表明:表面带凸起的制动盘,其温度、应力变化率较大,常规光滑型制动盘温度、应力变化率较小;制动结束后,表面带凸起的制动盘温度、应力都低于光滑型...     

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.     

带有ABS系统的汽车制动效能的研究

基于制动过程的能量转换及摩擦生热,通过对盘式制动器实际工作条件的分析和理论计算,建立了紧急制动过程中制动盘与摩擦片瞬态温度场分析的有限元模型.采用直接热力耦合有限元方法来分析制动器摩擦热的产生及其温度的瞬态分布.讨论在汽车制动时ABS系统对汽车制动效能的影响.     

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.     

快速列车盘型制动热过程有限元分析

制动热过程分析对于列车制动盘的结构设计及寿命评估具有重要意义。该文对160km.h-1快速列车制动盘温度场进行了数值计算,重点讨论了制动加载方式、制动工况和环境温度对制动盘瞬态温度场的影响。将闸片与制动盘的摩擦生热等效为瞬时移动面热源,建立了循环对称制动盘有限元分析模型,进而采用MSC.Marc有限元软件分析了制动盘瞬时温度场的三维分布特征及制动盘工作面的热循环历程。结果表明:由于接触区的温度不均匀性,采用均布制动载荷方式不利于闸片的均匀磨损;混合制动模式下对制动盘产生瞬时尖峰热冲击;制动盘内的瞬时温度梯度及温度变化速率具有基于环境温差的整体平移特性。     

制动钳及其约束对制动器热机耦合特性的影响

在定义零件间的约束关系和边界条件并且设置制动器摩擦系数、对流传热系数和橡胶衬套刚度等关键参数的基础上,建立了包含制动盘、摩擦衬片、制动块背板、活塞、制动钳、保持架、导向销及其橡胶衬套等零件的完整制动器热机耦合有限元模型.利用该模型对单次制动工况下的制动盘温度、周向应力和变形等热机耦合特性进行了分析.基于该模型将导向销橡胶衬套等效为弹簧单元和固定约束,发现橡胶衬套可忽略其几何结构等效为弹簧单元,但不可忽略为固定约束.最后,结合在制动器惯量试验台上开展的制动器热机耦合试验中热成像仪等设备测量盘面温度和变形的结果,验证模型的有效性,说明制动钳对制动器热机耦合特性有重要影响.     

通风盘式制动器热机耦合理论建模与分析

针对制动盘内外侧壁厚不等的通风盘式制动器,基于实测制动副摩擦系数一相对速度试验数据,建立了3维瞬态热-机耦合理论模型及有限元模型,分析了紧急制动工况下制动盘瞬态温度场和法向应力场在径向、周向和法向的分布特征,以及制动盘侧面热弹性变形和厚薄差变化规律.在台架试验中利用热电偶和非接触式位移计测量了制动盘表面温度和热弹性变形,仿真计算结果与试验结果具有良好的一致性,研究结果表明:制动盘瞬态温度、法向应力、热弹性变形之间存在复杂的耦合关系,这主要是由于制动盘通风槽和内、外侧壁厚不等的结构特点以及摩擦、热、机械的相互作用所致.     

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.     

仿生制动盘热-结构耦合场的ANSYS仿真分析

汽车制动盘在紧急制动下易发生热衰退导致的制动性能失效现象,从而引起事故的频繁发生.基于昆虫体表因具有非光滑表面结构而表现出的耐磨特性,构建了制动盘表面微结构仿生模型.根据热分析理论,对模型进行了不同初始速度下摩擦制动过程中瞬态温度场的仿真分析,研究了仿生制动盘表面微结构对散热性能的影响.结果表明:表面具有微凹坑结构的制动盘表现出较好的散热性能,利于制动性能的提高;这源于凹坑结构更易储存空气,能够实现制动盘与周围空气的快速换热,利于制动热量的迅速散失,从而有效降低因温度骤然升高而引起的热疲劳和热磨损.     

汽车制动器热机械特性研究

本文主要研究了汽车盘式制动器热机械特性并利用ANSYS软件建立了制动盘仿真计算模型。计算模型用于验证制动盘几何设计参数的合理性。仿真结果表明了在制动过程中温度场和应力场完全耦合。同时还表示了温度、冯米泽斯应力、制动盘的总变形和制动衬块的接触压力在仿真过程中均都增加。     

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。     

汽车制动系统温度场及内部流场仿真分析

为研究制动系统在制动过程中温度场对制动系统内部流场的影响,采用理论分析和三维模拟分析的方法,运用Ansys软件对制动盘、制动块等进行三维建模,分析在制动过程中其温度场的变化;建立制动系统液压管路的简化三维模型,运用Fluent软件分别对单相制动液、制动液与空气的流动情况进行仿真,并对结果进行分析.研究结果表明:温度在制动盘与制动块上均呈现渐变的趋势,其中制动盘上的温度要远远大于制动块上的温度;制动系统内部流场为制动液与空气相混合的两相流状态,其内部流场相对于单相流时呈现出不稳定的状态,制动压力分布不均匀.研究结论分析了产生这样结果的原因,为汽车制动系统的优化提供一个方向.     

基于ANSYS的制动盘瞬态热仿真分析

本文运用ANSYS技术对汽车制动器制动盘进行了急速制动温度分布仿真分析。分析了100Km/h情况下汽车紧急、连续制动工况,利用Solidworks三维软件对制动盘进行实体建模,并导入到ANSYS,利用ANSYS进行仿真分析,得出温度在周向及径向的分布情况。     

FSAE纯电动方程式赛车制动盘发热研究

基于大学生方程式赛车比赛的特点,该文根据制动原理与传热理论,使用理论分析法分别研究了赛车在紧急制动和持续制动两种工况中制动盘的温度情况,判定是否会因为温度过高而发生热衰退等失效。通过COMSOL Multiphysics的固体传热模块对赛车的紧急制动与持续制动进行仿真分析,得出在紧急制动以及持久制动后制动盘的温度,从而对理论计算进行验证,为制动盘的优化设计提供了理论依据。     

制动盘表面微结构仿生构建与应力场分析

制动盘摩擦磨损不均匀易引起制动失效,导致重大交通事故的发生。基于蝗虫体表因具有非光滑表面结构而表现出的良好耐磨特性,应用SolidWorks三维制图软件建立了不同制动盘表面微结构仿生模型。运用ANSYS Workbench仿真软件,对不同表面微结构制动盘在不同初始速度下摩擦制动过程中的制动时间及应力分布情况进行了分析。得到了仿生制动盘表面结构的变化对制动性能和耐磨性能的影响情况,表明直沟槽表面制动盘的制动性能和耐磨性能相对较好。该研究结果对寻求一种制动性能和耐磨性能良好的仿生制动盘表面优化设计方法提供了理论基础。     

动车组制动计算方法研究

根据动车组制动系统的制动减速度特性,运用列车牵引制动计算和运动学的相关理论,研究了动车组的制动计算方法,对动车组的制动近似算法产生的误差进行分析.基于目标减速度、单位基本阻力和单位坡道阻力等相关参数,给出了适用于动车组的制动计算方法,通过与CRH6A型动车组制动系统的性能型式试验实测数据进行对比分析,验证了计算方法的正确性.研究结果表明,该方法理论上能够计算出制动时间和制动距离的准确值,计算结果与试验结果具有良好的一致性,可满足制动计算的要求,为动车组制动系统的研发设计和系统优化提供依据.     

闸片摩擦块排列方式对高速列车制动盘磨损深度的影响

制动盘的摩擦磨损是高速列车盘式制动工作失效的重要原因,且摩擦块的排列方式是影响制动盘最大磨损深度的重要因素。为研究摩擦块排列方式对制动盘最大磨损深度的影响,考虑摩擦温度、接触应力和相对滑移速度在制动过程发生变化,基于Archard磨损模型进行修正,利用Ansys有限元仿真软件,建立制动盘-闸片三维瞬态模型,采用列车在通过42号道岔紧急制动时的工况,仿真计算了不同摩擦块排列方式下制动盘摩擦面的最大磨损深度值。分析了最大接触应力,提出了“应力磨损因子”参数,用来表征应力对最大磨损深度的影响。提取了径向节点磨损深度,分析了摩擦表面的磨损形貌,给出了摩擦块不同排列方式对制动盘磨损深度的影响规律。该研究为改善制动盘磨损提供理论依据和新的思路,为今后铁路制动系统闸片结构的设计提供了借鉴。     

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.