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1、本文首先回顧了氣壓盤式制動(dòng)器(ADB)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與熱彈性失穩(wěn)現(xiàn)象研究的發(fā)展歷程,對(duì)盤式制動(dòng)器溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。在此基礎(chǔ)上,本文采用有限元法對(duì)制動(dòng)器工作過(guò)程中制動(dòng)盤與摩擦片間的熱-結(jié)構(gòu)耦合現(xiàn)象進(jìn)行了仿真分析,并對(duì)制動(dòng)器其他主要部件進(jìn)行了強(qiáng)度與剛度校核。具體說(shuō)來(lái),主要包括以下幾個(gè)方面:
(1)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析涉及到的基礎(chǔ)理論簡(jiǎn)要分析。通過(guò)對(duì)接觸分析理論、制動(dòng)摩擦生熱理論、傳熱學(xué)理論的分析,確定了制動(dòng)摩擦熱量在制
2、動(dòng)盤與摩擦片之間的分配關(guān)系,建立了制動(dòng)器的三維瞬態(tài)導(dǎo)熱微分方程并確定了相應(yīng)的邊界條件。最后,根據(jù)分析需要,選用商業(yè)分析軟件ABAQUS作為熱-結(jié)構(gòu)耦合分析的求解器。
(2)緊急制動(dòng)工況下制動(dòng)器的完全熱-結(jié)構(gòu)耦合分析。首先選用商業(yè)分析軟件HyperMesh作為前處理軟件,建立了ADB熱-結(jié)構(gòu)耦合分析的網(wǎng)格模型;然后確定了熱-結(jié)構(gòu)耦合分析的熱邊界條件與位移邊界條件,建立了ADB完全熱-結(jié)構(gòu)耦合分析模型,利用該分析模型對(duì)緊急制動(dòng)
3、工況下制動(dòng)盤的溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)分布特征進(jìn)行了分析。分析結(jié)果顯示,制動(dòng)盤的溫度場(chǎng)與等效應(yīng)力場(chǎng)均存在明顯徑向、軸向與周向梯度,高溫區(qū)與高應(yīng)力區(qū)均出現(xiàn)在制動(dòng)盤面的摩擦半徑附近。整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中,制動(dòng)盤溫度先升高后降低。制動(dòng)盤的三向應(yīng)力中,周向應(yīng)力最大,周向應(yīng)力是引起制動(dòng)盤疲勞裂紋的主要原因。由于溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的不均勻分布,制動(dòng)盤會(huì)出現(xiàn)不均勻的熱彈性變形,向內(nèi)側(cè)翹曲。
(3)制動(dòng)盤的順序熱-結(jié)構(gòu)耦合分析。為了研究制動(dòng)盤在重復(fù)制動(dòng)工況與
4、持續(xù)制動(dòng)工況下的溫升情況,首先對(duì)制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤的機(jī)械應(yīng)力進(jìn)行了分析,分析結(jié)果顯示,制動(dòng)過(guò)程中,制動(dòng)盤的機(jī)械應(yīng)力很小,應(yīng)力主要表現(xiàn)為熱應(yīng)力。在此基礎(chǔ)上,采用能量折算法,建立了制動(dòng)盤的順序熱-結(jié)構(gòu)耦合分析模型,利用該模型對(duì)緊急制動(dòng)工況、重復(fù)制動(dòng)工況與持續(xù)制動(dòng)工況的制動(dòng)盤溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了分析。分析結(jié)果顯示,在緊急制動(dòng)工況下,采用順序耦合分析方法得到的盤面溫度與應(yīng)力稍低于完全耦合法的分析結(jié)果;在重復(fù)制動(dòng)工況與持續(xù)制動(dòng)工況下,盤面溫度均逐
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