利用不稳定系数TOI分析盘式制动器噪声

针对某型号车辆前轮盘式制动器低速制动时出现的制动噪声现象,应用ABAQUS软件,建立由制动盘、制动支架及摩擦衬块组成的盘式制动器有限元模型。通过对关键零部件自由模态仿真分析和模态的锤击试验,验证有限元模型的准确性。利用复特征值法,结合系统不稳定系数TOI,分析摩擦因数、材料弹性模量、制动衬块厚度参数变化量对盘式制动器制动噪声特性参数的影响规律。优化制动盘和摩擦片的结构,装车试验后解决了制动噪声问题。     

基于ANSYS Workbench的盘式制动器热-机耦合分析

为进一步研究盘式制动器在制动过程中的行为,在建立盘式制动器热-机耦合简化计算模型的基础上,考虑温度变化对材料物理性能和摩擦因数的影响,运用ANSYS Workbench模拟分析不同制动初速度与不同制动压力下制动盘的热-机耦合特性,并从制动盘径向、周向、轴向等维度对其温度场与应力场进行了研究。结果表明：盘式制动器在紧急制动过程中,温度和应力的最大值与制动初速度和制动压力成正相关;制动初速度和制动压力对制动盘温度场和应力场有较大的影响,其中制动压力对制动盘温度和应力最大值的影响比制动初速度更加明显;制动盘温度与等效应力在圆周上都呈环带状分布,二者具有一致性,制动盘达到温度最大值早于达到应力最大值,二者之间具有耦合特性;制动盘温度在径向和轴向上存在较大的温度梯度,从而引起较大的应力变化。研究结果为探索制动盘温度场、应力场分布规律和制动盘在不同工作状态下的热-机耦合特性提供了参考。     

重载车辆用油冷盘式制动器热-机耦合研究

为了解决重载车辆盘式制动器使用寿命短、热变形较大等问题,以油冷盘式制动器为研究对象,建立油冷盘式制动器制动工况下热机耦合分析模型,最后得到制动盘厚度与冷却油流速对制动器制动盘接触表面、内部的应力场、温度场分布影响规律。研究结果表明,油冷盘式制动器在连续制动工况下最高制动温度与最大制动应力均满足材料使用要求;随着制动盘厚度增加,制动器制动温升变化量、应力值均呈现下降的趋势;随着油液流速的增加,制动器最高温度与最大应力也呈现下降趋势,且当油液流速为4 m~3/h时,制动器应力值稳定。     

矿车盘式制动器热－结构耦合分析

研究矿车盘式制动器耦合场的分布规律。采用温度场与应力场直接耦合方法,根据矿车制动摩擦副的实际尺寸及热传导的原理,建立摩擦副三维瞬态热-结构耦合的有限元模型,对制动器在紧急制动工况下进行数值模拟。结果表明,耦合场下制动盘温度场、应力场都呈现带状分布,温度与应力的最大值出现在摩擦盘与摩擦片接触挤压处,且应力最大值的出现稍滞后于温度最大值,这说明了二者之间具有耦合特性; 摩擦副径向、轴向具有较大的温度分布梯度,因此会产生较大的热应力,对制动器摩擦副材料造成热冲击和热疲劳,严重时可能会导致制动盘出现裂纹。     

盘式制动器支架疲劳分析及优化

取盘式制动器摩擦块的标准试样进行压缩试验,建立制动盘-摩擦块制动过程的数值模型,根据计算结果分析支架受力分配,并利用疲劳台架试验对数值模型进行验证;基于支架应力测试试验,建立支架有限元分析数值模型,研究盘式制动器支架的应力应变分布规律,结果表明:支架应力最大值出现在较细拱桥一侧,大于屈服强度,数值解与试验值吻合程度较好,说明模型可靠;基于20万次疲劳台架试验,建立盘式制动器的疲劳分析模型,研究盘式制动器支架疲劳寿命的影响因素;结合有限元分析和疲劳分析的结果,对盘式制动器支架进行形状优化,优化后支架应力得到明显改善,解决了目前盘式制动器支架易出现疲劳破坏的关键性问题。     

基于ABAQUS制动器热流多场耦合建模分析

制动器工作过程中盘片摩擦产生的热流为非轴对称的,二者之间的热流耦合及其他场的耦合作用是影响制动效能的重要因素。基于以上问题,针对盘式制动器建立热传导方程,对盘片之间的摩擦传热和热流耦合现象进行分析。根据盘式制动器的结构特点和所建立的热传导数学模型,基于ABAQUS/Explict搭建其三维瞬态温度/应力场有限元模型,分析正常制动和紧急制动等典型工况下制动盘的温度场和应力场,对多场耦合现象进行分析;分析制动盘打孔后的温度场、热应力场等分布。结果表明:车辆在正常制动和紧急制动时,多场耦合有较大区别;正常制动工况最高温升160℃,紧急制动最高温升622℃;紧急制动工况,场耦合情况严重,温度场在轴向和径向上存在较大的温度梯度,对制动效能有较大影响;打孔不适用所研究的制动器,对场分布产生不利影响,会降低制动效能。所搭建模型和分析结果为实际设计提供参考。     

基于有限元的矿井盘式制动器的制动盘温度分布分析

矿井盘式制动器在制动过程中温度分布对制动效率影响明显,通过有限元仿真方法重点分析了制动盘的径向、周向与轴向温度曲线特征,研究结果表明:进入盘闸制动阶段后,摩擦副表面将会受到外部的压应力作用,导致接触表面形成热应力。受盘闸的结构特点与摩擦副的材料性能影响,制动盘的表面将会形成明显的温度梯度,导致局部应力显著增加,使盘闸的制动性能减弱。随着制动过程到达末期时,接触面将处于一个相对稳定的温升状态,同时非接触区的温度将一直呈现上升趋势。本研究成果对提高制动器的工作效率具有重要的理论价值。     

电梯制动器热力耦合仿真研究

利用Ansys对电梯制动器的摩擦制动进行了热力耦合仿真,得到其温度场、应力应变场、温升曲线,改变制动力矩以缩短制动时间、改变制动盘材料来探究影响温升的主要因素,为电梯制动器的安全研究和检验提供理论指导。     

基于煤矿救援运载车电磁制动器热力学仿真分析

以电磁制动器制动过程中的热力学分析为理论基础,采用ABAQUS软件建立电磁制动器的有限元模型,开展基于制动盘表面温度分布和制动盘应力变化分析的电磁制动器热力学仿真分析研究。仿真结果表明:制动盘摩擦环附近的平均温度达到最高值98℃,满足矿井轨道机车制动性能要求;制动盘内环边缘在结构设计上存在不合理,可进行结构优化。该研究对有效掌握并控制制动器温度的上升、保证制动器满足防爆安全稳定的可靠性要求具有重要意义。     

鼓式制动器的有限元模拟与接触分析

运用ANSYS Workbench平台建立了某鼓式制动器的三维有限元模型,对摩擦衬片与制动鼓之间的摩擦接触进行模拟。通过改变边界条件的施加方式及不同的接触对设置参数,确定了模拟鼓式制动器制动过程的接触分析边界条件及接触对的设置方法。采用三个载荷步加载,分析了制动力矩在制动过程中的变化规律,得出摩擦力矩达到平稳时接触压强的分布特性及制动器的等效应力与变形。为优化制动器结构参数、改善鼓式制动器磨损均匀性和制动效能提供了参考依据。     

风电制动器的热—结构耦合分析

针对制动器紧急制动时制动盘的旋转运动规律,根据风电制动器的实际结构和热传导的基本理论,建立了制动盘的温度场的数值模型,提出了循环迭代的计算方法,并用ANSYS有限元软件模拟了制动盘的温度场。将温度场中的热单元转化成结构单元实现热-结构的间接耦合,采用184单元刚性梁特性来带动制动盘转动,从而来模拟制动盘的减速运动,在充分考虑温度场和应力场的耦合关系的情况下,提出了分步加载的方法来计算制动盘的应力场。模拟结果表明:制动盘摩擦区域的点的等效应力分布与其温度场的分布基本一致。     

SiCp_A356复合材料制动盘应力场数值模拟与热疲劳寿命预测

以新型颗粒增强铝基复合材料(Sicp_A356)制动盘为研究对象,在试验研究SiCp_A356复合材料常、高温力学本构关系和低周疲劳寿命曲线的基础上,系统地对制动过程中SiCp_A356复合材料制动盘的瞬态温度场、应力应变场以及热疲劳寿命预测方法进行研究.运用热弹塑性有限元分析模型,进行制动盘的多线性随动强化热弹塑性应力应变场数值模拟,结合制动盘载荷特点给出制动盘的疲劳-蠕变损伤分析和寿命预测模型,为高速客车轻型制动盘的结构设计和工程应用提供了参考.     

Squeal analysis of gyroscopic disc brake system based on finite element method

In this paper, the dynamic instability of a car brake system with a rotating disc in contact with two stationary pads is studied. For actual geometric approximation, the disc is modeled as a hat-disc shape structure by the finite element method. From a coordinate transformation between the reference and moving coordinate systems, the contact kinematics between the disc and pads is described. The corresponding gyroscopic matrix of the disc is constructed by introducing the uniform planar-mesh method. The dynamic instability of a gyroscopic non-conservative brake system is numerically predicted with respect to system parameters. The results show that the squeal propensity for rotation speed depends on the vibration modes participating in squeal modes. Moreover, it is highlighted that the negative slope of friction coefficient takes an important role in generating squeal in the in-plane torsion mode of the disc.     

制动盘制动过程的热-机耦合仿真

在部分盘和整盘间接耦合模型的基础上,考虑制动盘的结构特点及在应力计算过程中施加的对称性约束,建立制动盘、闸片和盘毂之间的三体接触弹塑性热机耦合模型,使制动盘和闸片的相对运动得以实现。通过该模型的模拟结果和测试结果相比较的方法,证明该耦合模型的计算结果能够较为真实地反映制动过程中制动盘的温度场和应力应变场的分布情况,实现了模拟结果和测试结果相一致,体现温度场和位移场的相互作用,达到温度场和应力场的直接耦合的目的。采用弹塑性热机耦合方法分析制动盘在制动过程中热斑的形成。     

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。     

高速动力车基础制动装置的设计

基础制动装置是高速动力车不可缺少的重要组成部分之一，它直接影响列车的行车安全。本文介绍了我国首台高速动力车基础制动装置的设计及制动距离的理论计算。计算表明基础制动装置的设计满足制动距离的设计任务要求。     

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。     

机车制动盘三维瞬态温度场与应力场仿真

基于三维循环对称有限元模型,提出了机车制动盘制动过程中温度场和应力场的计算方法。讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法。同时运用有限元软件ANSYS7进行了制动盘及相关部件三维瞬态温度场和应力场的仿真与分析。仿真结果表明:在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220℃;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程;制动盘系统各部分的最大热应力-时间曲线变化规律不一致,但均满足材料强度要求。仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性。     

面向制动噪声的盘式制动器有限元复模态分析

结合复模态分析理论和有限元法,在ANSYS平台上,利用自定义的摩擦单元实现了制动盘和制动块间的摩擦耦合,并用约束方程实现了盘式制动器中其它部件间的连接,建立了盘式制动器的有限元模型.最后以某典型盘式制动器为例计算了18kHz以下的复模态,并分析了其与制动噪声的关系.