基于ANSYS汽车盘式制动器的有限元分析

汽车的制动过程从能量守恒观点来看,是通过摩擦将汽车的机械能转变为制动器的热能,并有一部分热能向大气中耗散的过程。基于ANSYS建立了某汽车盘式制动器三维实体模型,分析了紧急制动工况下盘式制动器的温度场和热应力的分布。     

矿车盘式制动器温度场的数值模拟

根据热分析理论,建立矿车盘式制动器摩擦副的有限元模型,模拟矿车制动过程的三维瞬态温度场,研究制动工况、制动时间对摩擦副温度的影响。研究结果表明,摩擦副温度场呈非轴对称分布,且轴向温度梯度较大;制动工况对温升速率和最大值影响显著;制动时间对温升过程有一定的影响。研究结果为制动器摩擦副热应力分析提供支持,进而为矿车盘式制动器工况提供技术数据,为改善制动器工作条件和改进制动器摩擦副的设计提供参考。     

汽车制动器制动热应力及温度场分析

以热分析理论为基础,建立了汽车盘式制动器"热-固"耦合模型。在此基础上,模拟分析了循环制动工况下,制动盘的瞬态温度场分布及热应力结果,提出了制动盘的优化改进方向。     

盘式制动器热力耦合分析的研究进展

制动器摩擦副的温度/应力场耦合分析计算是制动器设计的重要内容和选择摩擦副材料的重要理论依据.首先对实心盘式制动器和通风盘式制动器做了一定的比较,然后在广泛查阅文献的基础上详述了实心盘式制动器和通风盘式制动器热力耦合分析的研究现状,最后对盘式制动器热力耦合在今后的研究中的问题做了综述.     

气压盘式制动器的应用与检测

简要介绍了气压盘式制动器的工作原理和优势、国内外气压盘式制动器的发展与应用要求及气压盘式制动器在我国的应用前景,并对气压盘式制动器的检测技术做了初步讨论。     

IVECO汽车盘式制动器密封性工艺试验研究

为了消除汽车盘式制动器总成存在的渗漏现象 ,研制了一种先进的盘式制动器定量气密性试验台 ,采用定量差压法的原则检测盘式制动器的微泄漏。文章详细介绍了试验台的构造和工作原理 ,同时 ,利用该试验台进行了相应的试验研究。结果表明 ,所开发的盘式制动器密封性试验台 ,消除了 IVECO汽车液压盘式制动器在整车上的渗漏现象 ,对稳定盘式制动器产品质量提供了保证     

基于时变不确定性理论重载盘式制动器设计方法研究

为了解决传统盘式制动器设计过程中出现的设计保守与时效性差等问题,提出一种基于时变不确定因素的盘式制动器可靠度计算模型,并以盘式制动器制动距离和制动温升作为制动性能的限制条件得到盘式制动器时变不确定性的设计方法。分析结果表明,通过对盘式制动器重新设计计算后,制动距离可靠性与制动温升可靠性均达到可靠性要求;通过对重新设计的盘式制动器进行有限元分析后,发现重新设计模型强度及温度场分布满足使用要求。     

提升机液压盘形制动器的优化

针对提升机盘式制动器可靠性低导致提升机安全系数低的问题,在对提升机盘式制动器工作原理及失效形式、原因分析的基础上,从盘式制动器结构入手对其制动盘外径、闸瓦长度及宽度等参数进行优化设计,并对优化设计后盘式制动器的性能进行验证,以进一步提升提升机的可靠性。     

矿用自卸车钳盘式制动系统的维护保养

矿用自卸车上应用的制动器分为鼓式制动器、干式钳盘式制动器、湿式制动器和静压传动制动器。其中美国卡莱制动与摩擦材料公司（CBF）生产的干式钳盘式制动器广泛应用于铰接式车架和刚性车架矿用自卸车上。由于矿用自卸车上采用的钳盘式制动器体积和质量都非常大，维护保养工作比较难做。为此，本文根据干式钳盘式制动系统结构特点和工作原理，介绍其维护保养方法。     

工程车辆盘式制动器孔盘结构对散热影响分析

孔盘结构很好的解决了盘式制动器涉水时水膜的不利影响,而被普通公路车辆采用。工程车辆不存在涉水情况,分析孔盘结构对其温度场及应力场影响。基于三维瞬态温度场热传导方程,建立温度场传热方程,并搭建有限元模型;对比分析紧急制动工况下,两种形式制动器温度场、应力场分布;搭建试验台,对分析结果进行验证。结果可知:,制动初速度越小,温升最高时刻点越靠后;温度场和应力场的耦合会使制动盘产生更大的热应力使制动盘疲劳强度降低,寿命缩短,整个制动系统的制动效能下降;打孔对于制动盘的温度场、热应力场产生不利影响,会降低制动效能;因此,由于工程车辆盘式制动器的安装特点,不宜采用此种孔盘结构制动器形式。     

BRAKE TEST OF SiCp/A356 BRAKE DISK AND INTERPRETATION OF EXPERIMENTAL RESULTS

Material properties are obvious different between aluminum matrix composites and iron and steel materials. After the brake disk braked at the same speed, the average temperature of the aluminum brake disk is 1.5 times as high as one of iron and steel brake disk, the thermal expansion value of the aluminum brake disk is 2 times as big as one of iron and steel brake disk. Mechanical property of the material decreases with the temperature increasing generally during braking, on the other hand, the big thermal stress in the brake disk happens because the material expansion is constrained. Firstly, the reasons of the thermal stress generation and the fracture failure of brake disks during braking are analyzed qualitatively by virtue of three-bar stress frame and sandwich deformation principles in physic, and then the five constraints which cause the thermal stress are summarized. On the base of the experimental results on the 1:1 emergency brake test, the thermal stress and temperature fields are simulated; The behavior of the fracture failure is interpreted semi-quantitatively by finite element analysis. There is the coincident forecast for the fraction position in term of the two methods. In the end, in the light of the analysis and calculation results, it is the general principles observed by the structure design and assembly of the brake disk that are summarized.     

仿生制动盘表面温度场与应力场的计算机模拟

根据天然生物与生俱有的高效散热原理,设计三种可抑制温升,从而预防磨损和疲劳的仿生车辆制动盘,并建立三维计算模型。借助于有限元分析软件ANSYS,研究比较这三种表面形态的仿生制动盘和常规制动盘在紧急制动工况下,温度场和应力场的大小及变化趋势。结果表明,仿生制动盘能够降低制动盘表面的温度梯度和应力集中,从而可减小由于循环应力而导致的热疲劳趋势,其降低幅度从大到小依次为具有网格状凹槽的仿生制动盘、具有放射状凹槽的仿生制动盘和具有环形凹槽的仿生制动盘。摩擦生热降低和散热性的提高是温度梯度下降的主要原因。该模拟研究为今后仿生制动盘的优化设计和试验研究提供了重要参考依据。     

高速列车制动盘瞬态温度和热应力分布仿真分析

制动盘的热疲劳损伤是当前列车安全制动的主要威胁。制动过程中的瞬态温度和热应力分布是热疲劳损伤研究的基础。通过建立制动盘无内热源的三维温度场分布的数学计算模型,采用热弹塑性有限元法,利用摩擦功率法计算温度场载荷,仿真不同制动工况下制动盘摩擦热负荷产生的温度场以及热应力分布。主要计算一次常用制动、一次紧急制动、三次紧急制动和一次坡道制动这4种制动工况。通过仿真分析发现,不同工况下制动盘面的温度变化有着相似的规律。制动开始阶段,随着强热流的不断输入,盘面在很短时间内迅速升温,很快达到峰值点。随后,盘体逐渐通过辐射和对流的方式散热,温度缓慢下降。相对紧急制动和常用制动的升温过程,坡道制动的升温显得缓慢一些。研究不同工况下制动盘温度和热应力的变化和分布规律,为高速列车复合材料制动盘的热疲劳性能评价提供依据。     

Simulation of Temperature Distribution in Disk Brake Considering a Real Brake Pad Wear

This paper presents a methodology for the modeling of the transient thermal behavior of the disk brake of the vehicles using finite element methods. The influence of the wear properties of friction materials on thermoelastic behaviors is investigated to facilitate the conceptual design of the model. The coupled characteristics of the friction heat flow between the disk and pad as well as the effects of the brake disk thermal stress because of the variable applied pressure was considered. At the same time, the model was optimized by the experiment. Repeated brake processes with varying load, sliding speeds and temperature are applied in the simulation of the disk brakes. Experimental dependencies of the coefficient of friction and wear rate on the temperature of brake pad were approximated and applied to the model. The temperature and pressure on the contact surface of the pad/disk brake system obtained for constant and speed/pressure sensitivity applications were confronted and compared. The thermo-distribution is operated to visualize the disk temperature.     

Effect of convective cooling on temperature and thermal stresses in disk during repeated intermittent braking

A numerical solution of the heat-friction problem for a brake pad–brake disk system during repeated intermittent braking has been obtained using the finite-element method. The obtained temperature field has been used to study the thermal stress state of the disk. A numerical analysis has been carried out for a metal-ceramic pad–cast iron disk friction pair during ten intermittent brakings. The effect of the coefficient of the coefficient of heat transfer on the temperature, the stress tensor components, and the Huber–Mises–Henky stresses on the working surface of the disk has been investigated.     

摩擦块形状对制动盘摩擦温度及热应力分布的影响

列车制动产生的摩擦热在制动盘表面的分布与闸片结构密切相关,并影响到制动盘的耐热疲劳程度.基于实际应用的圆形、六边形、三角形3种形状摩擦块的制动闸片,利用有限元分析软件ABAQUS,模拟制动时制动盘的温度及热应力分布情况.结果显示:制动盘摩擦表面温度及热应力呈环形带状分布,沿周向变化不明显,在径向上分布的均匀程度差异较大;其变化程度与摩擦块形状和位置有关,摩擦块为圆形时,盘面的温差和热应力最小,摩擦块为三角形时,盘面的温差和热应力最大;摩擦块的位置分布影响到摩擦副接触弧长度,接触弧长度增加,对应的摩擦环带温度升高;各环带对应的接触弧长度偏差越小,制动盘温度越低,分布也越均匀.     

高速列车锻钢制动盘热疲劳裂纹耦合扩展特性研究

据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制动盘热疲劳裂纹扩展的主要原因。在此基础上,建立制动盘盘面的裂纹网格,研究了裂纹扩展过程中的应力强度因子和多裂纹耦合扩展规律。通过研究发现对于给定的载荷条件,不同初始形状比时,裂纹前缘应力强度因子的分布规律存在一定的规律性,随着裂纹的扩展,裂纹形状趋于扁平化;多裂纹扩展时,裂纹间距越小,裂纹间的相互作用越明显,扩展速度越快;但受制动盘结构和尺寸限制,共线裂纹数越多,每条裂纹扩展到临界值时的应力强度因子越小。     

基于ANSYS/LS-DYNA的盘式制动器瞬态动力学仿真分析

利用ANSYS软件的LS-DYNA模块,在考虑制动盘与摩擦片之间摩擦特性的基础上,对盘式制动器的制动过程,进行了动态的模拟.得出了制动过程中制动盘和摩擦片的应力分布情况.为优化制动器的结构提供了依据.     

盘式制动器的结构场有限元分析

首先探讨盘式制动器在制动过程中的摩擦接触和非线性动力学问题.具体的分析方法包括:摩擦接触算法,非线性有限元方法.按照制动盘与摩擦片的实际几何尺寸,建立了具有速度可变效应的三维瞬态结构应力有限元模型,利用非线性有限元方法,较真实地模拟了制动器的制动过程.通过以上分析得出制动过程的一些结构上的性能变化.将同相同制动条件下的实心盘式制动器和通风盘式制动器对比,得出通风盘式制动器在制动过程中的接触应力,各向位移等.     

基于ABAQUS的刹车盘热应力分析

提出了热应力问题中的物理方程以及热应力问题求解的虚功原理。应用ABAQUS动力学显式热应力耦合分析时机动车刹车盘进行热应力仿真,得出刹车盘受到热应力较大影响的结论。得出了相应的仿真结果,对刹车系统的设计具有参考价值。