高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)和熱振動(dòng)分析.pdf

1、列車(chē)制動(dòng)過(guò)程本質(zhì)上是個(gè)能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程。盤(pán)形制動(dòng)裝置的作用是將列車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能,從而達(dá)到使列車(chē)減速或停車(chē)的目的。隨著列車(chē)運(yùn)行速度的提高,動(dòng)能急劇增加,制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱能也大大增加,巨大的制動(dòng)熱負(fù)荷使制動(dòng)盤(pán)產(chǎn)生很大熱應(yīng)力,這些熱應(yīng)力往往比制動(dòng)盤(pán)所受到的機(jī)械應(yīng)力大很多,制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤(pán)的溫度及熱應(yīng)力分布對(duì)制動(dòng)盤(pán)熱裂紋的出現(xiàn)直接產(chǎn)生影響,不均勻的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力導(dǎo)致了制動(dòng)盤(pán)的振動(dòng),引起制動(dòng)盤(pán)的抖動(dòng)和噪聲,嚴(yán)重影響制動(dòng)盤(pán)的制動(dòng)性能。研究盤(pán)式

2、制動(dòng)器的溫度場(chǎng)、熱應(yīng)力和熱振動(dòng)具有重要的意義。
　　(1)高速列車(chē)制動(dòng)盤(pán)的溫度場(chǎng)分析。本文采用微分求積法和龍格庫(kù)塔法相結(jié)合的方式,分析了速度為300km/h列車(chē)在緊急制動(dòng)工況下制動(dòng)盤(pán)的溫度場(chǎng),先計(jì)算制動(dòng)盤(pán)沿厚度方向的一維溫度場(chǎng),并與解析解對(duì)比,從而驗(yàn)證算法的有效性;然后分析了制動(dòng)盤(pán)沿徑向溫度場(chǎng)分布,并討論了材料、動(dòng)壓力和隨溫度變化物性參數(shù)等對(duì)制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)的影響。
　　(2)制動(dòng)盤(pán)熱應(yīng)力場(chǎng)的分析。本文采用有限元算法,分析了由制

3、動(dòng)盤(pán)瞬態(tài)溫度場(chǎng)和離心體積力共同作用導(dǎo)致的熱應(yīng)力場(chǎng)。由于計(jì)算中需要用到溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果,因此制動(dòng)盤(pán)溫度場(chǎng)的網(wǎng)格劃分可以直接應(yīng)用在應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算中。為丁驗(yàn)證程序的正確性,本文引入兩個(gè)算例,并將計(jì)算結(jié)果與解析解對(duì)比。并進(jìn)一步分析了不同材料、動(dòng)壓力等對(duì)制動(dòng)盤(pán)熱應(yīng)力場(chǎng)的影響。
　　(3)制動(dòng)盤(pán)熱振動(dòng)的分析。前面計(jì)算已經(jīng)求得制動(dòng)盤(pán)在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng),這部分將采用微分求積法分析制動(dòng)盤(pán)在熱應(yīng)力場(chǎng)和離心體積力作用卜-的熱振動(dòng)特性。先計(jì)算