制动盘尺寸对盘面温度场及应力场的影响

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1、制动盘尺寸对盘面温度场及应力场的影响Theimpactofthebrakediscsizeonthedisktemperaturefieldandstressfield杨源大连交通大学DALIANJIAOTONGUNIVERSITY分类号：U260.351学校代号：10150UDC：密级：学号：20122047硕士学位论文制动盘尺寸对盘面温度场及应力场的影响Theimpactofthebrakediscsizeonthedisktemperaturefieldandstressfield学生姓名：杨源导师及职称：高飞教授杨俊英副教授学科门类：工学专业名称：材料加工工程研究方向：盘形制动数值模拟

2、申请学位级别：硕士论文答辩日期：2015年6月学位授予单位：大连交通大学大连交通大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包仓为获得大连交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。’与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：^7#日期：年<月（上日大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位

3、论文作者完全了解大连交通大学有关保护知识产权及保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产招单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用炎女T作成果时罢名单位仍然为大连交通大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授枳大连交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》进行信息服务，也可以米用影印、免印或扫描等复制手段保存或汇编本学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定）学位论文作者签名：导师签名：曰期：w年&月小曰曰期：

4、年《月少摘要高速列车制动时，制动盘处于较高的温度场和应力场的作用下，多次制动后，容易导致制动盘疲劳失效。作为制动过程中热量的主要载体，制动盘尺寸决定其热容量的大小，对盘面温度场具有重要的影响。因此，研究制动盘尺寸对其制动时盘面的温度场及应力场的影响具有重要意义。本文提出了用以衡量制动盘尺寸与盘面温度场关系的尺寸因子的概念，设计了四种尺寸的制动盘与闸片的配合方案，利用有限元软件ABAQUS及TM-I惯性缩比试验台，将数值模拟与实验分析相结合，分析了制动盘尺寸对其盘面温度场及应力场的影响，主要结论如下：2rRl01.提出了尺寸因子的概念，其表达式为：。尺寸因子与接触弧长和摩2RhL0擦半

5、径成正比，而与制动盘尺寸和摩擦圆周长成反比，表征在此摩擦半径处的热量产生量、制动盘热容量与散失量的比例关系，从而反映为制动盘面温度场的变化。2.针对不同尺寸的制动盘组成的配合方案，分别在初速度为160km/h、200km/h、250km/h，制动压力为0.25MPa、0.375MPa、0.5MPa的条件下进行有限元模拟。结果表明，在不同的制动条件下，当制动盘外径较小时，随盘厚增大，盘面整体温度下降，且盘面温度梯度变小，制动盘热应力降低；当制动盘厚度和摩擦半径位置不变时，随盘径增大，盘面温度变化幅度不明显，但温度梯度有所增大，导致热应力增大；当摩擦半径随制动盘外径增大时，盘面最高温度显著下降且温

6、度分布更加均匀。3.尺寸因子的大小反映了不同配合方案下制动盘面的最高温度和最大应力。盘径不变盘厚增大，以及摩擦半径位置随盘径增大时，盘面径向温度和应力分布与尺寸因子变化趋势一致。但当制动盘径增大而摩擦半径位置不变时，由于温度梯度的增大，盘面最大应力与尺寸因子产生偏差。4.针对1:1制动模型进行了不同初速度下的数值模拟，对比分析了盘面径向温度分布与尺寸因子的变化情况，在最高温度时刻，制动模型的的尺寸因子可以较好的反映1:1制动盘面的温度分布。5.基于TM-I型缩比实验台获得了不同制动初速度和制动压力下的盘面温度场，对比分析了实验与模拟的盘面温度分布和尺寸因子的关系。各种工况下，在制动过程中的最高

7、温度时刻，实验和模拟的盘面径向温度分布与尺寸因子呈现较高的吻合度，从而验证了数值模拟结果的可靠性，同时也表明采用尺寸因子表征盘面温度场变化的合理性。关键词：制动盘尺寸；尺寸因子；温度场；热应力1AbstractDuringThehigh-speedtrainbraking,brakediskhashighertemperatureandstressfield,aftermanytimesbraki