基于的汽车制动盘温度场仿真分析

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1、万方数据第31卷第2期V01．31，No．2西华大学学报(自然科学版)JournalofXihuaUniversity·NaturalScience2012年3月Mar．2012文章编号：1673．159X(2012)02-0031-04基于ANSYS的汽车制动盘温度场仿真分析赵文杰，吴涛，徐延海，孙泽海(西华大学交通与汽车工程学院，四川成都610039)摘要：以热分析理论为基础，使用有限元软件ANSYS建立乘用车普遍使用的通风式制动盘模型。在此基础上，模拟分析了紧急制动和持续制动工况下制动盘的瞬态温度场分布，得到了制动盘外部

2、及其内部散热筋板的温度场、温度变化分布以及内外温度梯度的变化，为制动器的设计提供了较好的理论基础，也为判断制动器是否失效提供了依据。关键词：有限元法；热分析；制动盘；仿真中图分类号：THl32．41文献标志码：AThermalFieldAnalysisofAutomobileBrakeDiscBased0UANSYSZHAOWen-jie，WUTao，XUYan—hai，SUNZe—hai(SchoolofTransportationandAutomobile，XihuaUniversity，Chengdu610039Chin

3、a)Abstract：Inthispaper，thefiniteelementmodelforventilatedbrakediscisdevelopedbasedonthetheoryoffiniteelementmeth—odbyusingthemodelingcapabilityoffiniteelementsoftwareANSYS．Fromthesimulationanalysisoftheemergencybrakingandthecontinuedbrakingcondition，thetransienttemp

4、eraturefielddistribution，temperaturedistributionandtemperaturegradientintheexter-nalandinternalcoolingribsofthebrakediscareobtained．Thenumericalresultscangivesometheoreticalbasisandjudgmentforthedesignandfailureofthebrakedisc．Keywords：finiteelementmethod；thermalanal

5、ysis；brakedisc；simulation随着道路条件的不断改善，为了提高汽车的运输效率，需要提高车速和增大承载量。同时，为了达到轻量化的目标，对制动器的设计提出了尺寸小型化的要求，在满足汽车制动性能要求的前提下，势必极大地增加制动器部件单位面积上所承受的载荷及吸收的能量。盘式制动器制动时，制动盘被摩擦片紧紧压住，把运动部件的动能转化为热能而耗散掉，达到使汽车制动的效果。在制动过程中，制动盘受到摩擦产生温升，导致制动盘温度场的变化，出现热衰退等现象，从而影响到制动盘的使用性能⋯。制动器温度场的计算分析方法主要有数学解析

6、法、试验法和数值模拟法。由于制动器结构的复杂化，使用数学解析法和试验法越来越难于准确描述制动器的温度场。随着有限元技术的发展和有限元分析软件ANSYS的广泛使用，数值模拟计算在传热学方面的应用越来越多阻5

7、。本文将通过有限元软件ANSYS对制动盘在制动过程中的温升进行数值模拟仿真分析。1制动器的制动热量及热传递热力学分析遵循热力学第一定律(能量守恒定律)。对于一个没有质量流入或流出的封闭系统，描述如下。Q—W=△U+AKE+APE式中：Q为热量；W为做功；△u为系统的内能；AKE为系统的动能；△JPE为系统的势能。对于瞬态热分

8、析，热传递速率q=du／dt，即流入或流出的热传递速率g等于系统内能单位时间内收稿日期：2011．11．11基金项目：四川省重点实验室开放基金(SZJJ2009一011)作者简介：赵文杰(1980一)，男，硕士研究生，主要研究方向为汽车零部件设计。通信作者：吴涛(1969一)，男，副教授，主要从事汽车运用工程、专用汽车技术和汽车液压与气压传动研究。E—mail：autorunning@163corn万方数据的变化of7t车制动过程r}·，f7tli将制动器运动部件的动能转化成内能’，即p=÷Mrj一÷w，i+J蹭(±i一／)x

9、(】)‘式中：M为汽午总质量，kg∽．为汽车制动『ji『的初速度，m／s；“为汽车制动结束时的速度，m／s；g为醺力加速度，98m／s!；i为道路坡度系数，下坡路11,i-取为正值，卜坡蹄时取为负恤i，为滚动m【／J系数；一为制动距离，tn；整个制动过程巾，热传递存fl：着热