闸片结构对制动盘温度场及应力场影响的研究

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1、闸片结构对制动盘温度场及应力场影响的研究StudyoftheEffectoftheBrakeDisconTemperatureandStressFieldsoftheBrakePad郑广生大连交通大学DALIANJIAOTONGUNIVERSITY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，也不包含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

2、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:韌tt曰期：年I月If曰大连交通大学学位论文版权使用授权书本学位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权单位属大连交通大学，本人保证毕业离校后，发表或使用论文工作成果时署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。本人授权大连交通大学可以将本学位论X的今部或部分

3、由寇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，也可以采用影印、缩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：日期:年/月丨f曰曰期年6月曰分类号：学校代号：10150UDC：密级：学号:20133088全日制专业硕士学位论文闸片结构对制动盘温度场及应力场影响的研究StudyoftheEffectoftheBrakeDisconTemperatureandStressFieldsoftheBrakePad论文编号：工程领域：机械工程研究方向

4、：制动盘模拟仿真论文类型：工程设计类申请学位：工程硕士论文答辩日期：20年月日学位授予单位：大连交通大学摘要随着列车速度的提高，制动盘表面的温度和应力增加，因此产生的热疲劳失效成为制约制动盘寿命的主要原因。在制动过程中，闸片的结构直接影响制动盘表面热量的分布，而制动盘表面热量的分布直接影响着制动盘的使用寿命。因此，研究制动盘的温度和热应力分布规律与闸片结构的相互关系，是提高列车制动安全性和制动盘使用寿命的主要手段。本文依据盘形制动摩擦副在摩擦过程中热量的产生和分布的特点，研究了闸片结构对制动盘热量分布的影响。同时利用有限元模拟软件ABAQUS，参照高速

5、列车制动盘和制动闸片的实际尺寸，构建了闸片与制动盘的热-机耦合模型，对摩擦过程进行数值模拟，分析了闸片结构与制动盘的温度场和应力场的相互关系，得到以下结论：(1)基于制动块空间分布特征与制动盘表面热量分布的关系，探讨了制动闸片结构的表征方法，定义了考虑闸片摩擦半径、摩擦弧长和摩擦面积等因素的结构因子，该参数可以表征闸片结构对制动盘表面热量分布的影响，这对闸片的结构设计具有一定指导意义。(2)制动块的形状和排布形式均影响到制动盘的温度场和应力场分布。仿真结果表明：制动盘表面的最高温度环和最大应力环分布与理论计算最大结构因子所处的制动盘摩擦半径相吻合。(3

6、)制动盘表面的最高温度和最大应力随闸片的结构因子的增大而增大，数值模拟验证了闸片结构因子即可以表征闸片结构对制动盘和闸片的热量分布，也可以表征制动盘表面热应力的分布。(4)利用结构因子对由九块圆形制动块组成的闸片结构进行了结构优化。优化后的闸片结构对偶盘表面最高温度和最大热应力也均显著降低，且优化后的闸片结构对偶盘表面温度沿制动盘径向分布均匀化程度明显提高，从而提高制动盘的使用寿命。关键词：闸片；制动盘；结构因子；温度场；热应力AbstractThebrakediscsurfacetemperatureandstressincreasedwiththe

7、increaseofthetrainspeed,thethermalfatiguefailureisthemainreasonofrestrictingthelifeofbrakedisc.Intheprocessofbraking,thestructureofthebrakepaddirectlyaffectstheheatdistributionofthesurfaceheatofthebrakedisc,andthedistributionofsurfaceheatdirectlyaffectstheservicelifeofthebrakedi

8、sc.Therefore,studyoftherelationshipbetweenthedi