制动盘结构参数对其温度场和应力场影响研究
本文选题:制动盘 + 温度场 ; 参考:《西南大学》2016年硕士论文
【摘要】:本文针对汽车盘式制动器,通过有限元分析软件ABAQUS仿真,计算了制动盘在制动过程中温度场和应力场分布情况。结合温度场和应力场相互耦合理论以及热传递理论,在分析时考虑了法兰盘结构对于制动盘温度场和应力场分布的影响,分析过程当中通过选择制动盘表面上具有代表性位置的节点来分析制动盘表面温度场的变化,采用积分点来分析制动过程当中应力场之间的差异。文中详细分析了一定区间范围内制动盘的厚度、制动盘内径和制动盘外径对于表面温度和应力的影响,为制动盘的设计提供参考。通过制动过程当中温度场和应力场耦合及制动盘热传导、热对流等理论,分析了制动过程当中制动盘表面上热量的输入、输出情况,并且确定了在后续有限元分析过程当中的各类边界条件。对制动盘进行有限元方法耦合分析之后,得到温度场和应力场的分布情况。制动过程中制动盘表面形成了一条温度明显高于其他区域的环形高温带。环形高温带中各个区域的温度也非对称,靠近初始摩擦区域的区域温度更高。制动盘表面上温度随时间的变化情况为:整体上为先上升后下降的趋势,局部呈现“锯齿型”周期变化。对于制动盘表面上节点而言,表面上不同位置的应力曲线波动性相差较大;表面积分点上的应力曲线整体波动性较小。较之于温度曲线,应力曲线在分析过程当中较多时间内持续走高。对温度场、应力场而言,直径方向位置差异的影响明显大于圆周方向。制动盘表面上摩擦副之间的接触区域温度和应力明显高于制动盘表面上其他区域。所选范围内的厚度和分析点上的最高温度、最大应力之间呈现负相关。对于所选区间中的厚度条件,采用线性拟合就可以简单、直观地预测验证厚度对应的最高温度、最大应力。较之于制动盘的厚度对于温度、应力的影响,在摩擦区域径向固定的条件下,制动盘半径D1、D2对于表面温度、应力影响不显著。带有通风孔的制动盘可以降低表面节点上的最高温度以及积分点处的最大应力。
[Abstract]:In this paper, the distribution of temperature field and stress field of disc brake is calculated by finite element analysis software Abaqus. Based on the coupling theory of temperature field and stress field and heat transfer theory, the influence of flange structure on temperature field and stress field distribution of brake disc is considered. In the process of analysis, the variation of the surface temperature field of the brake disc is analyzed by selecting the nodes with representative position on the brake disc surface, and the difference of the stress field in the braking process is analyzed by using the integral point. In this paper, the influence of the thickness of brake disc, the inside diameter of brake disc and the outside diameter of brake disc on the surface temperature and stress is analyzed in detail, which provides a reference for the design of brake disc. Through the coupling of temperature field and stress field during the braking process and the theory of heat conduction and convection of the brake disc, the input and output of the heat on the surface of the brake disc during the braking process are analyzed. All kinds of boundary conditions in the process of subsequent finite element analysis are determined. The distribution of temperature field and stress field is obtained after the finite element method is used to analyze the brake disc. During the braking process, a circular high temperature band is formed on the surface of the brake disc with a temperature obviously higher than that of other regions. The temperature of each region in the annular high temperature zone is also asymmetric, and the temperature near the initial friction zone is higher. The change of temperature on the surface of brake disc with time is as follows: the whole is the trend of rising first and then decreasing, and the local periodic variation of "sawtooth" is presented. For the joints on the surface of the brake disc, the fluctuation of the stress curve at different positions on the surface is quite different, and the overall fluctuation of the stress curve on the surface integral point is relatively small. Compared with the temperature curve, the stress curve continues to walk higher in the process of analysis. For temperature field and stress field, the difference of diameters direction is obviously greater than that of circumferential direction. The temperature and stress in the contact area between the friction pairs on the brake disc surface are obviously higher than those in the other areas on the brake disc surface. There is a negative correlation between the thickness of the selected range and the maximum temperature and maximum stress at the analysis point. For the thickness condition in the selected interval, the maximum temperature and maximum stress of the thickness can be predicted intuitively by linear fitting. Compared with the thickness of the brake disc, the effect of the thickness of the disc on the temperature and the stress is not significant under the condition that the friction region is fixed radial, and the radius of the brake disc D _ 1 / D _ 2 has no significant effect on the surface temperature. The brake disc with vent can reduce the maximum temperature on the surface joint and the maximum stress at the integral point.
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U463.512
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,本文编号:2045763
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