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.     

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。     

单向自增力制动器热—结构耦合分析

通过静力学分析,建立地面制动力与轮缸促动力之间的映射关系,作为车型匹配和确定有限元分析力边界条件的基本依据;以ANSYS的WORKBENCH模块为开发环境,就给定车型进行了热-结构耦合分析,准确的找到了制动器在力和温度共同影响下的变化规律。这对于改善制动器热衰退性能和延长使用寿命提供了技术基础。     

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.     

初始端面跳动对制动器热-机耦合特性的影响

假设制动盘内、外盘面具有相同的2阶正弦函数特征的初始端面跳动,针对内外侧壁厚不等的通风盘式制动器,利用Msc-marc软件建立了瞬态热-机耦合动力学仿真模型.以制动盘盘面温度场、法向应力、翘曲及厚度变化的分布特性为评价指标,在紧急制动工况下,分析了初始端面跳动对制动器热-机耦合特性的影响.研究发现,初始端面跳动的方向和大小对制动器热-机耦合特性具有显著影响.     

摩擦片材料和结构对制动器热弹性失稳影响

建立了二维摩擦制动器热弹性失稳(TEI)数学模型.基于反对称热点分布模式,采用扰动分析法研究了临界速度、扰动增长系数以及扰动迁移速度的变化规律,讨论和比较了摩擦片厚度、热物理特性参数和有限周向接触弧长对系统稳定性的影响.结果表明:临界速度随扰动频率呈先减小后增大的变化规律;扰动迁移速度在摩擦片和金属盘内随扰动频率呈相反的变化趋势,且扰动在具有较高导热系数的金属盘内的速度几乎为零;增加摩擦片厚度、导热系数、比定压热容和减小弹性模量均可提高滑动摩擦系统的热弹性稳定性.     

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.     

考虑瞬态热应变的钢筋混凝土板火灾反应分析

基于非线性温度场理论,编制了钢筋混凝土构件的温度场分析程序;通过对不同温度-应力途径试件力学行为的对比分析,说明了瞬态热应变的重要性,并提出双轴受压状态下瞬态热应变计算模型和瞬态模量的概念;根据大挠度板单元和热弹塑性本构模型,建立了钢筋混凝土双向板的有限元计算模型,对3块钢筋混凝土双向板的火灾行为进行数值模拟,分析了瞬态热应变和膨胀应变对其火灾行为的影响.计算结果表明,计算模型结果与试验结果吻合较好,验证了瞬态热应变模型的有效性,参数分析得出膨胀应变和瞬态热应变对钢筋混凝土双向板的火灾行为有重要影响.     

盘式制动器热弹性不稳定性的有限元分析

采用有限元分析法分析盘式制动器热弹性不稳定性,建立了三维盘式制动器热力学分析模型,基于交错接触的中间处理器用来交换结果数据:温度,摩擦接触力,位移和变形。对制动盘的厚度变化(DTV)和温度的分布进行了计算,验证了有限元模型的可靠性,并确认了计算方案。为盘式制动器的选材、结构设计以及磨损提供了理论依据,对制动的振动和噪声研究有很好的工程使用价值。     

考虑热-变形耦合的主轴-轴承系统瞬态热特性分析

为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况,建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论,推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程,基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点,综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形,实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数,实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性,结果表明,主轴转速越高,轴系热平衡温度越高,平衡时间越短;迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间,不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明,使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。     

电磁发射轨道受余弦函数磁压力作用的瞬态响应

研究影响电磁轨道发射的摩擦阻尼力因素.将电磁发射装置的轨道模拟为移动载荷作用下的弹性基础梁,采用欧拉梁理论建立梁的力学模型,利用积分变换及其逆变换等方法推导出简谐压力作用下轨道的瞬态响应解析解;通过MATLAB数值算例分析得到:弹性系数、粘滞外阻尼系数和摩擦阻尼系数对梁瞬态动力响应产生不同程度的影响.这为今后求解更高阶偏微分方程的初值问题及其改进电磁发射装置的性能提供了理论依据.     

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。     

异步电机暂态等值电路和暂态电磁转矩分析

推导了异步机的５种暂态等值电路，稳态时可退化为相应的５种稳态等值电路，因此更具有概括性。利用Ｔ－Ｉ型暂态等值电路，推导了电流型逆变器驱动异步电动机进行转速控制时暂态电磁转矩的表达式，分析了不产生暂态电磁转矩，以达到快速响应的条件。     

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。     

国内外轨道交通电磁兼容标准对比分析

国内外都制定有轨道交通电磁兼容的相关标准,如欧洲标准EN 50121-X系列,国际标准IEC 62236-X系列,国际标准IEC 60571,日本标准JIS E5006,以及国家标准GB/T 24338.X系列等.相比于欧洲,我国轨道交通电磁兼容标准体系形成较晚,也不够完善.本文对目前国内外现行的轨道交通电磁兼容标准,进行了系统的比较分析.通过对比国内外标准体系的差异,探讨分析我国现行轨道交通电磁兼容标准系列需要补充或改进的内容.     

恶劣工况下货车高摩合成闸瓦磨损分析

采用热-结构顺序耦合法对货车用高摩合成闸瓦在不同工况下的紧急制动和长大坡道调速制动进行仿真分析,并结合相关标准判定闸瓦是否满足制动要求;对相同工况下不同磨耗程度的闸瓦温度场进行曲线拟合,计算闸瓦在不同工况下的磨耗量.结果表明,仿真较真实地反映了整个制动过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况、拟合曲线和原曲线具有较高的重合度、工况越恶劣闸瓦每万公里的磨耗量就越大,最大值达到21 mm/万km.     

时域电磁探测发射机损耗及热分析设计

电磁探测技术广泛应用于矿产勘察、考古研究、环境安全检测等多个领域,而时域电磁探测技术更有着深度大、效率高、成本低的特点,有广泛的应用前景.针对常见的时域电磁探测系统发射功率大、损耗及热效能较大,如何降低损耗和热效能的问题,利用PLECS仿真软件操作简便、稳定性好、器件全面以及仿真速度快等优点,从理论上计算了全桥变换器逆变电路的损耗,设计了一种新型的时域电磁探测发射机的热仿真模型,分析了不可控制整流电路和全桥变换器逆变电路的平均损耗,并计算了高频变压器两侧散热器最大热阻值.实验仿真表明,该方法简单准确,可以有效防止散热器过度设计,提升系统设计效率和工作效率,确保系统稳定,为进一步搭建样机模型提供了热仿真基础,很大程度上缩短了搭建模型的试验过程.     

一体化热防护系统试验与数值分析研究

陶瓷盖板式一体化热防护系统(Integral Thermal Protection Systems,ITPS)具有多层结构,材料物理性能差异大,其表面承受气动热和气动压力的共同作用,同时在外边界还具有辐射、对流换热等。提出在ITPS表面同时施加温度和力载荷方法,应用数值分析方法给出最佳的力加载区域,最后对试验结果与数值分析结果进行比较,二者误差在8%以内。对于ITPS的结构优化设计具有较好的理论参考价值。     

瞬态热冲击下热电材料梁的温度场及热应力分析

基于热电材料特性,通过热电平衡方程和本构方程,得出热电材料梁瞬态模型的控制方程.采用分离变量法结合模型的初始条件和边界条件求出热电材料梁的非线性瞬态温度场,根据热应力理论分析求出瞬态热应力场,利用数学软件MATLAB给出了热电材料梁的呈抛物线分布的瞬态温度场和瞬态热应力场的特性曲线,研究了热冲击载荷下的热电材料梁在热电耦合环境中的热应力分析.讨论了不同时刻温度场和应力场随厚度的变化,以及对比p型和n型Bi₂Te₃热电材料梁热应力特性曲线.结果表明:瞬态温度场受其瞬态项的影响随厚度增加有增有减;瞬态温度场和瞬态热应力场随时间的增加最终趋于稳态不再随时间变化;趋于稳态后的Bi₂Te₃热电材料梁的热应力最值大于瞬态下的热应力最值;p型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力总是大于n型Bi₂Te₃热电材料梁的热应力.