基于有限元法的动车组新型制动盘设计与分析

发布时间：2021-04-01 14:49

　　随着我国高速列车运行速度的提升,列车运行的安全问题也愈发受人重视。其中制动盘工作的可靠性是影响高铁列车运行安全的关键因素之一,也是列车制动最后的保障。制动盘的失效形式主要是受到循环热载荷而导致的制动盘盘面出现热裂纹损伤。因此,研究制动盘在制动过程中的散热性能及其温度场和应力场的分布,对制动盘的性能及后续的制动盘的使用寿命预测都有重要的意义。也为制动盘的设计及使用提供了理论和工程价值。本文先以两种不同散热筋结构的制动盘作为仿真对象,利用流体分析软件FLUENT对其散热性能进行对比分析。随后设计一款新的制动盘,采用能量折算法对其温度场和应力场进行仿真分析,并探讨制动盘盘面厚度对其温度场和应力场的影响。主要的工作和结论如下:（1）利用三维建模软件建立两种不同形式散热筋制动盘的三维模型,利用ICEM有限软件对两种模型进行网格的划分,并对制动盘网格进行细化。将网格导入流体分析软件FLUENT中,计算分析两种不同散热筋制动盘的速度场和对流换热系数的分布情况。其中,圆柱散热筋制动盘在风道内空气的速度要高于叶片散热筋制动盘,且圆柱筋制动盘风道内空气速度分布更加均匀。圆柱散热筋制动盘最大对流换热系数要小... 

【文章来源】：北京建筑大学北京市

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

叶片散热筋制动盘三维模型

图 2-2 柱型散热筋制动盘三维模型ig.2-2 Three-Dimensional Model of Brake Disc with Column R的制动盘材料主要为铸钢材料，两种不同散热筋制 30 个散热肋片或者散热柱。制动盘的直径为 640m环厚度为 23mm。网格划分算关键为网格划分的质量，将建好的三维模型导入 的划分，由于流体计算需要计算域，因此在此软件中复杂，因此本文采用 OCTREE 方法对制动盘的整个成非结构网格。非结构网格具有能够对不规则的几且能够采用自适应的方法对网格质量进行改善。在网格质量后，对制动盘的实体部分和接触部分进行算的目的，并对制动盘的计算域进行粗略的网格划

制动盘计算域网格模型

【参考文献】：
期刊论文
[1]制动盘摩擦环厚度对其热容量和热应力的影响[J]. 周素霞,赵兴晗,周大军,郭子豪,徐鹏,卢术娟.  铁道学报. 2018(12)
[2]动车组铸钢制动盘裂纹扩展寿命预测[J]. 周素霞,赵兴晗,孙晨龙,孙锐.  机械工程学报. 2018(24)
[3]城际动车组铝合金制动盘热应力场仿真分析[J]. 常宁,黄尊地.  五邑大学学报(自然科学版). 2018(04)
[4]高速动车组制动盘运用现状及发展趋势[J]. 朱彦平,金文伟.  内燃机与配件. 2018(19)
[5]高速列车铸钢制动盘的组织与性能[J]. 王飞,王风洲.  金属热处理. 2018(02)
[6]高速列车通风式制动盘的散热特性分析[J]. 刘静娟,刘莹,康光林,韩委委.  机械科学与技术. 2018(06)
[7]高速列车制动盘温度场分析[J]. 何振帆,王月明.  机械工程与自动化. 2017(05)
[8]时速350 km动车组用锻钢制动盘的开发[J]. 金文伟,杜利清,钱坤才,顾升兴.  机车车辆工艺. 2017(04)
[9]城际快速列车铸钢制动盘三维瞬态温度场和应力场仿真分析[J]. 周素霞,孙晨龙,赵兴晗,秦震,赵方.  铁道学报. 2017(08)
[10]轨道车辆轮装制动盘热容量的仿真分析[J]. 余毅权,田启园.  机电产品开发与创新. 2016(06)

博士论文
[1]高速客车铝基复合材料制动盘热损伤和结构设计研究[D]. 杨智勇.北京交通大学 2008

硕士论文
[1]基于CFD的通风制动盘散热性能研究与结构优化[D]. 顾大炜.浙江大学 2018
[2]锻钢制动盘结构与成形工艺协同设计研究[D]. 吴雷.北京交通大学 2016
[3]基于微流体动力学的茶叶水分散失研究[D]. 单保淋.浙江工业大学 2015
[4]高速列车制动装置的温度场与热应力耦合分析[D]. 邹本涛.兰州理工大学 2013
[5]基于CFD的汽车制动盘散热性数值计算与优化[D]. 芦克龙.湖南大学 2011
[6]渡槽结构考虑水体晃动的多点地震输入分析[D]. 刘哲.西安理工大学 2010
[7]列车制动盘温度场和应力场仿真与分析[D]. 杨强.北京交通大学 2009



本文编号：3113521