基于熱流固耦合的濕式多盤制動(dòng)器的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分析.pdf

1、濕式多盤制動(dòng)器在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)摩擦副的翹曲、裂紋現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了濕式多盤制動(dòng)器的使用性能和安全性能，針對(duì)這一問題，多是從溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的角度來分析翹曲、裂紋產(chǎn)生的原因，但是在進(jìn)行溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算時(shí)，一般不考慮冷卻系統(tǒng)對(duì)溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的影響。為了更準(zhǔn)確地計(jì)算溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)，本文將濕式多盤制動(dòng)器的冷卻系統(tǒng)考慮進(jìn)來，采用熱流固耦合的方法，通過有限元仿真軟件ANSYS Workbench進(jìn)行了濕式多盤制動(dòng)器溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算，然后根據(jù)

2、熱流固耦合下的溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分布來分析摩擦副發(fā)生翹曲、裂紋現(xiàn)象的原因。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，掌握了熱流固耦合的理論基礎(chǔ)以及濕式多盤制動(dòng)器熱流固耦合的實(shí)現(xiàn)方法，在ANSYS Workbench中建立了濕式多盤制動(dòng)器摩擦副的有限元模型以及流場(chǎng)的有限元模型，并對(duì)固體變形場(chǎng)和流場(chǎng)的仿真參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。⑵在固體變形場(chǎng)下對(duì)摩擦副表面的接觸壓力進(jìn)行了仿真分析，通過仿真得到了摩擦副表面的接觸壓力分布，并通過改變仿真參數(shù)

3、，分別進(jìn)行了轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、制動(dòng)壓力、摩擦系數(shù)、靜摩擦盤彈性模量以及摩擦襯片彈性模量對(duì)接觸壓力的影響分析。⑶利用Fluent模塊對(duì)濕式多盤制動(dòng)器的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了流場(chǎng)仿真，通過仿真得到了流場(chǎng)流速、壓力的分布特點(diǎn)以及轉(zhuǎn)動(dòng)角速度對(duì)內(nèi)流場(chǎng)最高流速、最大壓力影響。隨后利用ANSYS Workbench軟件對(duì)濕式多盤制動(dòng)器進(jìn)行了流固耦合仿真，通過仿真發(fā)現(xiàn)，流場(chǎng)壓力對(duì)接觸壓力的影響很小，并且隨著制動(dòng)的進(jìn)行，影響效果越來越小。⑷利用ANSYS Workbe

4、nch軟件建立了濕式多盤制動(dòng)器熱流固耦合的分析流程，并對(duì)濕式多盤制動(dòng)器進(jìn)行了溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的仿真。通過仿真發(fā)現(xiàn)，在制動(dòng)過程中，靜摩擦盤和摩擦襯片溫度先增大后減小，而芯片溫度則一直在增大，摩擦副表面存在較大的溫度梯度，靜摩擦盤和摩擦襯片的溫度梯度主要出現(xiàn)在摩擦襯片沿徑向約3/4處以及與冷卻油接觸處，芯片的溫度梯度則主要出現(xiàn)在與冷卻油接觸處，導(dǎo)致溫度梯度產(chǎn)生的主要原因是接觸壓力的分布不均勻以及冷卻油接觸處存在的溫差，而溫度梯度是導(dǎo)致熱應(yīng)力產(chǎn)