摩擦尖叫噪声有限元预测分析的可靠性研究

使用相同的制动系统,分别建立了基于ABAQUS和NASTRAN的制动摩擦尖叫噪声有限元预测分析模型.基于ABAQUS的摩擦尖叫噪声模型利用接触耦合关系计算法向力,不需要在接触界面假设接触弹簧.基于NASTRAN的摩擦尖叫噪声模型根据罚函数法计算法向力,需要在接触界面假设接触弹簧.比较了这2种模型的计算结果,发现即使这2个模型采用相同的有限元网格,计算预测到的不稳定频率(即实部为正的复特征值虚部)通常不同,且NASTRAN建模方法只能部分预测到中高频尖叫噪声.计算结果显示,当接触弹簧刚度大于等于3.2×109 N/m时,NASTRAN模型的预测结果基本相同;有限元网格尺寸和单元类型对计算结果也有较大的影响.     

轮轨曲线尖叫噪声有限元预测方法的研究

利用ABAQUS有限元软件,对车辆经过小半径曲线时的尖叫噪声进行有限元预测分析.建立了包括车轮、钢轨和钢轨支撑弹簧的有限元动力学模型.根据车轮通过小半经曲线时横向蠕滑力饱和的实际情况,假设横向蠕滑力等于摩擦因数乘以法向力,通过摩擦力耦合建立车轮和钢轨耦合的动力学方程.对此动力学方程进行稳定性分析,得出耦合系统动力学特征方程的复特征值.根据是否存在实部为正的复特征值,从而判断系统是否有发生曲线尖叫噪声的趋势.计算结果显示,当轮轨摩擦因数比较大时,系统存在实部为正的复特征值,说明此时轮轨系统存在发生曲线尖叫噪声的可能性.此外,钢轨端部不同约束条件对曲线尖叫噪声预测结果有一定的影响.     

约束对盘形制动摩擦噪声影响的有限元研究

建立了铁路车辆盘形制动装置的三维实体有限元模型,分别为该模型中的制动盘、闸片和夹钳等部件设置了不同的材料特性。利用线性弹簧力模拟制动摩擦面间的法向力,摩擦力取为线性弹簧力与摩擦因数的乘积。通过对系统有限元运动方程进行复特征值分析,根据复特征根实部为正值判断系统发生失稳的模态,这也是可能产生摩擦噪声的模态。仿真结果显示,系统的约束条件对摩擦噪声的形成有显著的影响。改变模型的约束条件,可以抑制制动系统的摩擦噪声发生趋势,说明通过优化设置约束条件来提高摩擦系统的运动稳定性从而抑制摩擦噪声的发生是可行的。     

摩擦噪声有限元预测

发展一种利用商业有限元软件进行摩擦系统全模型摩擦噪声预测的方法,可以对包括摩擦力和真实边界条件下的摩擦系统的复特征值进行分析,提出进行摩擦噪声预测的主要步骤.该方法能够大大提高摩擦噪声预测分析的精度和效率.利用该方法分析往复滑动摩擦系统的噪声发生趋势,获得系统特征方程的特征根及其变化特性,据此可判断摩擦系统自然频率和可能发生摩擦噪声的频率.计算结果表明,摩擦因数和滑动方向对系统摩擦噪声的形成有重要影响,摩擦噪声发生时摩擦系统具有振动模态重合的特点.将计算得到的系统可能发生摩擦噪声的频率与系统的试验噪声频率进行比较,发现有比较好的一致性.     

制动力对制动尖叫噪声及磨损特性的影响

在自行研制的新型摩擦制动噪声试验台上,采用锻钢制动盘和铜基粉末冶金制动片作为摩擦副,研究制动力对制动尖叫噪声特性和界面磨损特征的影响。结果表明:随着制动力的增大,摩擦系统不稳定振动加强,系统产生高强度制动尖叫噪声的倾向增强;制动力的增大导致摩擦界面磨损更加严重,黏着撕裂和剥落、犁削、磨屑堆积等"不平顺"因素对接触界面产生连续激励并加剧系统的不稳定振动,进一步诱导高强度制动尖叫噪声的产生。     

制动盘非光滑仿生表面对制动摩擦尖叫行为影响的研究

加工出3种非光滑仿生表面制动盘,即表面沟槽盘、表面圆坑盘和表面沟槽圆坑盘,利用有限元软件ABAQUS对3种非光滑仿生表面制动盘进行制动摩擦尖叫行为有限元分析,并与光滑制动盘进行对比。结果表明,制动器的振动模态主要表现为制动盘的面内和面外振动,并伴随有制动夹钳以及摩擦片的弯曲扭转运动。利用复特征值法计算系统尖叫倾向性系数后发现,制动盘表面经过非光滑仿生处理后,制动器的摩擦尖叫倾向性发生了明显改变,表面沟槽圆坑盘抑制尖叫的效果最佳,而表面沟槽盘在三者之中抑制尖叫的效果最弱。进一步采用瞬时动态分析对结果进行验证,结果表明:制动盘表面经过非光滑仿生处理后,系统振动加速度信号、弹性位移信号以及界面力信号的强度均有所降低,且表面沟槽圆坑盘在降低系统振动强度方面效果最为显著,系统稳定性得到明显提高;但是,由于沟槽和圆坑的棱边可能会形成应力集中区,因此可以采用抛光、打磨等方式对棱边进行一定处理,以提高表面使用寿命。     

汽车制动噪声的研究

汽车已成为现代社会一种高效的交通工具,但汽车在制动时所产生的制动噪声不仅污染环境,而且易分散人们的注意力,造成心情紧张烦躁,成为安全隐患。通过分析汽车制动噪声的特点和产生因素,提出了相应的预防措施,对有效预防制动噪声的产生起到一定的指导作用。     

基于ABAQUS的盘式制动尖叫分析

盘式制动啸叫问题依然是车辆领域的一大难题。针对盘式制动尖叫发生的普遍性,简化盘式制动器的模型,基于ABAQUS进行复特征值分析计算,预测出盘式制动器的尖叫频率,并通过结构参数的方法分别分析了制动转速、制动压力、摩擦系数、以及制动盘刚度对制动尖叫的影响。再通过结构优化,通过仿真对比验证这种方法的可行性。最后,通过制动台架试验,得到实验中的啸叫频率,从而验证仿真的可行性。本研究的工作有助于理解和揭示汽车盘式制动器制动尖叫的产生机理。     

摩擦噪声系统的振动特性研究

建立了一个往复滑动摩擦系统1∶1实体装配模型,采用有限元方法对该系统的振动特性进行研究,获得了系统的自然频率和振动模态。将得到的系统振动频率与系统的试验噪声的频率进行比较,发现它们的一些结果有很好的一致性。对系统的计算模态分析显示,发生噪声的模态同时具有切向和法向振动特征。     

基于有限元方法的盘式制动器制动噪声研究

以振动力学和有限元理论为基础,针对国内某款产生制动噪声的盘式制动器.应用UG进行建模,并导入大型有限元分析软件ANSYS,建立了包括制动盘、内外制动块、制动钳和制动支架的制动器总成有限元模型,对该模型进行了有限元分析.通过分析寻找影响制动尖叫的各种因素,并对各种影响因素作了详细的探讨.     

Evaluation of Disc Brake Materials for Squeal Reduction

A nontraditional evaluation tool is introduced to examine the effects of different materials, in practical applications, that are used in fabricating disc brake components for commonly used or special requirements such as heavy-duty performance and racing cars. As an extension to earlier finite element (FE) disc brake models, a detailed FE model of the whole disc brake corner that incorporates the wheel hub and steering knuckle is developed and validated using experimental modal analysis. Stability analysis of the disc brake corner using the finite element software ABAQUS is carried out to predict squeal occurrence also taking into account the negative and positive damping effects and friction material real surface to increase the accuracy of prediction. A Taguchi method–based design of experiment is used to better assess the contributions of different materials and its interaction effects for effective reduction of brake squeal. The results showed that the pad friction material contributes 56% to the total system instability (squeal generation). The rotor material contributes 22% of the system instability. Caliper and bracket materials participate 11 and 11%, respectively.     

有限元分析在鼓式制动器设计中的应用

采用有限元分析软件ANSYS对鼓式制动器摩擦衬片与制动鼓之间的接触应力进行了有限元仿真.在模拟制动蹄压紧制动鼓过程中采用以实际促进力加载方式,较为精确地得出了接触应力场及效能因数等有用信息,为进一步改进制动器结构设计提供了依据.     

车辆传动变速箱的稳态热分析

对某车辆传动变速箱的温度分布 ,采用有限元方法进行了分析。并对变速箱局部机构粘性剪切发热机理和热源热流分配进行了探讨。该研究使用ANSYS有限元软件的热分析模块进行变速箱热传导分析计算。研究结果表明 ,外毂摩擦片壁面间液体的粘性剪切热流率在箱体稳态热平衡中起主导作用。     

对双向自增力鼓式制动器蹄板的有限元分析

对某一国产的双向自增力鼓式制动器的蹄板进行受力分析 ,建立了力学模型 ,应用大型的机械 CAD/CAE/ CAM软件 I- DEAS对其强度进行有限元方法的计算、分析 ,求解它在工作状态下的应力情况。结果表明 ,所做的有限元分析有较高的精确度 ,且与实际情况相吻合 ,为该制动器的改进设计提供了理论基础     

基于有限元法的变速器后盖的分析

结合有限元软件对市场出现的变速器后盖问题进行了分析,并提出了针对性改进,提高了变速器的使用安全性。     

基于ANSYS的搅拌摩擦点焊机器人的有限元分析

对搅拌摩擦点焊机器人建立了三维模型,在对其关键部件模型简化后,通过工程分析软件ANSYS进行了网格划分、模态分析和静力分析,得到了各部件的固有频率、振型及应力、变形分布等情况,分析结果为进一步的优化设计提供了理论依据。     

列车制动闸瓦磨损与制动材料分析

从列车制动闸瓦的工作条件和磨损失效的分析出发，详细讨论了铸铁、合成材料、粉末冶金材料、复合材料等4大类摩擦制动材料的基本特性和应用范围，指出列车运行速度和运行环境是选择闸瓦材料时应考虑的两大主要因素。     

Instabilities generated by friction in a pad–disc system during the braking process

This paper presents a numerical and experimental study of a pad–disc tribometer. The explicit dynamic finite element software PLAST 3 in 3-D is used to simulate the behaviour of the two bodies involved. Coulomb's friction law is used at the contact surface with a constant coefficient. For this application, temporal simulations show that separation occurs between surfaces, proof of instabilities. This unstable state is characterized by a stick–slip–separation wave. We show that instabilities describe a periodic shock phenomenon at the contact interface. Consequently, the acceleration spectrum recorded on the surface of the pad reveals periodicity in the frequency domain. It shows also that, in this case, the vibrations responsible for the instability are localized in the pad. The mode responsible for squealing can be obtained by a modal analysis of the pad–disc system by assuming that the interface is stuck. We highlight the importance of the pad Poisson's ratio in the occurrence of this unstable state. A numerical/experimental comparison has been performed and the fundamental frequency of squeal obtained experimentally and its magnitude agree with those calculated numerically with PLAST 3.