资源描述：
《机车制动盘三维瞬态温度场与应力场仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第10期机械科学与技术Vol.24No.102005年10月MECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOGYOctober2005文章编号:100328728(2005)1021257204机车制动盘三维瞬态温度场与应力场仿真杨莺,王刚(中南大学,长沙410083)杨莺摘要: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
2、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2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。关键词:制动盘;温度场;应力场;有限元;仿真中图分类号:U260.351文献标识码:A32DTransientTemperatureFieldandStressFieldSimulationo
3、fBrakeDiscsYANGYing,WANGGang(CentralSouthUniversity,Changsha410083)Abstract:Thecalculationmethodoftransienttemperaturefieldandstressfieldofanewtypebrakediscisputforwardonthebasisof32dimentionalcycle2symmetricfiniteelementmodel.Theboundarycondi2tionsandcorrelati
4、veparametersofbrakediscsarediscussed,especiallythecoefficientsofheattransferduringawholebrakeprocess.Thesimulationandanalysisof32DtransienttemperaturefieldandstressfieldofbrakediscsandtheiraccessoriesaregivenbyapplyingfiniteelementsoftwareANSYS7.Simula2tionresu
5、ltsshowthefollowing:Atthebeginningofthebrakeprocess,thetemperatureofbrakediscsriserapidly;thehightemperaturesectionconcentratesinsurfacefrictionlayersofbrakediscs,andthetoptemperatureis220℃;thereisalongtemperaturereductionprocessafterthebrakeprocess;thetrendsof
6、thechangebetweenmaximunheatstressandtimecurvearedifferentindifferentpartsofbrakediscs,which,however,satisfythestrengthrequirementofthematerial.Thesimulationresultsareconsistentwiththeexperimentdata,whichverifiesthevalidityofthe32dimentionalfiniteelementmodeland
7、itscal2culationmethodoftemperaturefield.Keywords:Brakedisc;Temperaturefield;Stressfield;Finiteelement;Simulation在列车制动过程中,制动盘与闸片摩擦产生的热量巨工况下三维瞬态温度场和应力场的计算仿真。大,而热应力是导致机车制动盘失效的主要原因之一。制动盘的瞬态温度场和应力场都难以采用实验方法获得;在1制动盘温度场计算以往的制动盘温度场和应力场分析中,多将制动盘简化成1.1热传导方程及边界条件[1～3]二维模型
8、,这样计算的结果只能对盘面温度场和应力根据传热学理论,对于无内热源的各向同性材料,其热场有一个大致的描述。而实际工况中,制动盘在三维空间传导方程为222的热传递方式,以及制动盘复杂的几何结构,都对制动盘结5T5T5TρC5T++=(1)[4,5]5x25y25z2λ5t构的热应力有较大影响。本文以某机车制动盘为研究3对象,运用有限元软件ANSY
