制动盘温度场和热应力场的瞬态分析.pdf

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1、第54卷第11期农业装备与车辆工程2016年11月Ｖoｌ．54第54卷第Ｎo．1111期AGRICULTURALEQUIPMEＮT&ＶEHICLEEＮGIＮEERIＮGＮovember2016ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－３１４２．２０１６．１１．００5制动盘温度场和热应力场的瞬态分析袁琼1，黄深荣2，周莉1（1．401120重庆市重庆工业职业技术学院；2．400030重庆市重庆大学汽车工程学院）［摘要］建立了摩托车制动盘有限元模型，考虑散热系数随时间变化，辐射率随温度变化以及材料参数随温度变化的影响，运

2、用MSC．nastran有限元软件对制动盘进行瞬态温度场分析；在热分析的基础上，采用热-机耦合法进行热应力计算。结果表明：在制动后2．2s时制动盘达到最高温度150℃；2．8s时最大应力达到169MPa。分析得出制动盘较容易出现裂纹的部位是制动过程中的制动盘内部和制动结束后的制动盘表面上。［关键词］制动盘；温度场；应力场；裂纹［中图分类号］TH113；U483［文献标志码］A［文章编号］1673-3142(2016)11-0019-06TｒａnｓiｅnｔCａlｃulａｔiｏnｏfTｅmpｅｒａｔuｒｅFiｅlｄａnｄＳｔｒ

3、ｅｓｓFiｅlｄfｏｒMｏｔｏｒｃｙｃlｅBｒａkｅDiｓｃ121YuanQiong，HuangShenrong，ZhouLi(1．ChongqingIndustrｙPoｌｙtechnicCoｌｌege,Chongqing401120,China；2．SchooｌofAutomotiveEngineering,ChongqingUniversitｙ,Chongqing400030,China)［Aｂｓｔｒａｃｔ］Afiniteeｌementmodeｌofmotorcｙcｌebrakediscwasestabｌished．C

4、onsideringtheimpactduetothechangeofradia-tioncoefficientsovertime,theemissivitｙovertemperature,andthemateriaｌparametersovertemperature,thetransienttempera-turefieｌdofthediscwasanaｌｙzedbｙuseofthefiniteeｌementsoftwareMSC．nastran．Onthebasisofthethermaｌanaｌｙsis，thethe

5、rmaｌstresswascaｌcuｌatedbｙthemethodofthermaｌ-mechanicaｌcoupｌing．Thesimuｌationresuｌtsindicatethatbrakediscreachesthemaxtemperature150℃at2．2s，andat2．8sreachesthemaxstress169MPa．It’sconcｌudedthattheinteriorofbrakediscinthebrakingprocessandthesurfaceofbrakediscafterthe

6、processaremorepronetocracks．［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］brakedisc;temperaturefieｌd;stressfieｌd;cracks０引言tran建立某型摩托车有限元模型，对该车型进行90km/h紧急制动工况下的仿真研究。利用热-结车辆制动过程中，在很大程度上，制动器性能构直接耦合理论，分析了该工况下盘式制动器的和使用寿命直接影响了驾驶安全性。制动盘在强温度场和热应力场分布，为制动盘的设计和改进摩擦、高热负荷、较大制动力和离心力等复杂的工提供了技术支持和参考依据。作条件下，制动器表面易形成

7、热疲劳，必须对其进［1］行热分析。制动是一个复杂的非稳态过程，准确1分析模型的建立地预测紧急制动过程中制动盘温度场和热应力场在热分析中，制动盘和制动闸片之间的传热的瞬态分布是改善制动性能的关键技术。然而制作用按等效热流密度考虑，故只考虑制动盘部分。动盘温度场分布和热应力场分布的实验测量是很根据实际尺寸在CATIA软件中建立制动盘循环［2-4］困难的，很多学者对其进行了模拟计算，在温对称三维模型，导入前处理软件Hｙpermesh中进度场计算中，把对流散热系数和辐射系数看成是行有限元网格的划分，制动盘划分后，节点数为［5-7］

8、常数，或者视制动盘周围空气为单一的层流和60834个，单元数为32311个。如图1所示。湍流处理，热应力场计算中，没有考虑材料的机械对于热分析，因为在摩托车的整个制动过程性能参数随温度的变化，这都将影响模拟结果的中，持续时间相对不长，最高温度在200℃以下，［8-10］准确性。故可以认为材料的热导率、比