货车鼓式制动器内壁温度反演研究与应用

发布时间：2017-11-17 12:27

  本文关键词：货车鼓式制动器内壁温度反演研究与应用

  更多相关文章： 鼓式制动器 瞬态温度场 ABAQUS仿真 传热学反问题 共轭梯度法

【摘要】：近年来,随着载重货车向着“高速”、“重载”的趋势发展,车辆对制动性能的要求也越来越高。本文从鼓式制动器的结构及工作原理出发,探讨了鼓式制动器制动性能指标,通过计算货车制动过程中产生的摩擦力矩,摩擦衬片摩擦系数与制动器温度的关系,分析了摩擦衬片磨损量、摩擦力矩、制动器温升等三个方面对制动安全带来的影响。制动器温升对车辆的制动性能有着显著影响,特别是当车辆在长大下坡路段行驶时,驾驶员对车辆制动器工作温度的掌握显得尤为必要。目前,测量鼓式制动器内部温度的传统手段通常是在制动器内部安装热电偶,该测量方法存在一定的弊端,如因测量环境恶劣而导致热电偶易损坏、不能完全反映制动器的温度分布情况、成本较高等,不利于推广应用。因此,本文提出了基于传热学反问题的鼓式制动器内壁温度辨识方法:根据较易获得的制动鼓外表面温度信息,通过传热学反问题理论,即可反演得到制动鼓内壁温度。该方法避免了传统测量方法的缺点,且该方法得到的反演结果能够比较全面地反映制动鼓温度的分布情况。根据传热学反问题的求解原理,本文将整个过程分成制动鼓温度场正问题求解和反问题求解两个部分。在对制动鼓温度场正问题进行求解时,本文以EQ1141G载货汽车后轮鼓式制动器为研究对象,利用ABAQUS有限元仿真软件,在一定假设条件下,对制动鼓模型进行合理简化,建立了制动鼓三维有限元仿真模型,通过输入相应的材料参数、边界条件,并对制动鼓模型进行网格划分、有限元求解等步骤,参照《货车、客车制动器台架试验方法GBT 12780-1999》的相关规定,对制动鼓热衰退进行了仿真模拟,获得了重复制动工况下的制动鼓瞬态温度场,从而实现鼓式制动器在制动过程中的温度场仿真模拟。在反问题求解过程中,通过最优化理论建立了制动鼓内壁温度反演模型,该模型以制动鼓外壁温度为基础数据,以制动鼓内壁热流分布为待反演量,以制动鼓内壁温度分布作为反演模型迭代终止条件,并利用共轭梯度法给出了求解该模型的具体步骤和流程,同时,借助MATLAB平台,建立MATLAB与ABAQUS仿真软件的接口程序,实现MATLAB对ABAQUS仿真软件的调用,从而构建出完整的制动鼓内壁温度反演程序。验证了利用热传导反问题相关理论反演制动鼓内壁温度分布情况的有效性,同时讨论了初始猜测值、测点位置、测量误差等因素对反演结果的影响。最后,基于该反演算法及反演结果,初步构建了连续长大下坡货车制动器温度检测系统,并对该系统的结构、功能模块进行了简单分析。从而提出了测量货车制动器工作温度的新方法和新设备,以进一步保障长大下坡交通安全。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.511

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本文编号：1196041