氣壓盤式制動器熱-結構耦合與熱衰退性能研究.pdf

1、制動器是汽車行駛中涉及安全的關鍵部件，很大一部分交通事故是由于制動器的熱疲勞破壞或熱衰退導致制動失效引起的，因此制動器的熱力學設計是汽車制動系設計中的一個關鍵性技術難題。對制動器進行熱衰退、熱疲勞分析主要采用的是基于有限元法的溫度場數(shù)值仿真，其中的關鍵問題在于如何建立合理的熱-結構耦合有限元分析模型，以及準確的分析在不同制動工況下因摩擦熱引起的瞬態(tài)變化的溫度場。
　　 本文首先運用三維軟件PROE建立氣壓盤式制動器幾何模型，轉換

2、成IGS格式后導入到HYPERMESH軟件中劃分網(wǎng)格?；谀Σ凉β史?，計算緊急制動工況下隨時間和徑向位置變化的熱流密度函數(shù)，運用APDL編程實現(xiàn)熱流密度載荷的周向勻減速循環(huán)移動，計算擬合制動盤表面、散熱筋處對流換熱系數(shù)隨時間變化的函數(shù)，考慮材料熱物理性能參數(shù)隨溫度的變化。應用有限元軟件ANSYS建立緊急制動工況下三維瞬態(tài)非循環(huán)對稱有限元模型，分析緊急制動過程中制動盤瞬態(tài)溫度場在軸向、徑向和周向的分布規(guī)律?？紤]離心載荷的影響，采用熱-結構

3、順序耦合法分析緊急制動工況下，制動盤軸向和徑向節(jié)點的應力場分布特性。分析結果表明:制動盤在軸向和徑向上溫度梯度較大，而在周向上的溫度梯度相對較小。隨著時間的增大，制動盤溫度場趨于軸對稱分布。在制動初期，制動盤溫升較快，其應力變化也比較快，當盤溫趨于均勻分布時，制動盤上相同位置的應力也趨于均勻。最高溫度與最大應力產(chǎn)生時刻、位置相同。由于移動熱源的熱流沖擊和對流換熱的交替作用，各節(jié)點溫度曲線表現(xiàn)出鋸齒形的波動，隨著制動時間的不斷增大，波動頻

4、率逐漸減小。不均勻的溫度場分布導致了不均勻的熱應力場，各節(jié)點熱應力曲線也表現(xiàn)出與溫度曲線相類似的波動，表明制動過程中制動盤溫度場和應力場存在耦合關系。
　　 其次將制動盤網(wǎng)格和熱邊界條件簡化為循環(huán)對稱結構，建立循環(huán)制動、長下坡制動工況下三維瞬態(tài)循環(huán)對稱有限元模型?？紤]散熱筋數(shù)量、制動盤厚度兩種不同制動盤結構參數(shù)對溫度場的影響，分析循環(huán)制動和長下坡制動過程中制動盤瞬態(tài)溫度場的分布規(guī)律。
　　 最后根據(jù)文獻資料，擬合出盤式制