盘式制动器热—结构非线性分析与计算

发布时间：2017-07-05 23:08

  本文关键词：盘式制动器热—结构非线性分析与计算

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【摘要】： 制动器摩擦副的温度/应力场耦合分析计算是制动器设计的重要内容和选择摩擦副材料的重要理论依据。本文评述了盘式制动器温度场以及摩擦接触算法的研究现状，对摩擦界面间的传热规律进行了研究。按照制动盘与片的实际几何尺寸，把盘、片统一地考虑成一个计算模型，充分考虑了盘、片之间的滑动摩擦温度场和应力场耦合问题，建立了三维瞬态温度/应力场有限元模型，利用非线性有限元多物理场方法，较真实地模拟了制动器的制动过程。在数值计算过程中，考虑了制动过程中各个运动及动力参数的变化、摩擦热流边界条件等因素，着重考虑了由于移动热源的作用导致制动盘表面热应力间歇性变化的问题，以及温度变化与接触区域压力变化的耦合问题。 对于盘式制动器来说，由于其结构特征的原因，其摩擦温度场并不呈二维轴对称分布而具有较明显的局部特征。盘式制动器温度场在轴向和径向上存在较大的温度梯度，由此导致盘、片存在着很大的热应力，同时产生热弹性变形，这种变形使得接触区域内的压力分布发生变化，，这种变化又反过来影响了接触区域的温度分布。 本文通过对盘式制动器在紧急制动工况下三维瞬态温度场、应力场的耦合分析计算，揭示了制动器摩擦副的温度和热应力分布规律，以及摩擦界面间的热流分配规律，探讨了因摩擦温度分布不均匀而导致的对偶钢盘产生径向裂纹的原因，以及可能产生的热疲劳破坏。 本文的计算分析结果为进一步研究制动副摩擦材料及其金属偶件的热破坏，摩擦复合材料磨损机理，开发高性能摩擦材料、研制高性能制动器打下了良好的基础
【关键词】：盘式制动器 有限元法 温度场 应力场
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：U463.5
【目录】：

• 本文主要符号表6-9
• 第一章 概述9-21
• 1．1 摩擦热对制动器摩擦副的影响9-10
• 1．2 研究制动摩擦热的意义10-11
• 1．3 制动器温度场的研究现状及发展趋势11-17
• 1．3．1 制动摩擦表面温度场计算模型11-12
• 1．3．2 制动摩擦表面温度场计算方法12-14
• 1．3．3 测量滑动接触表面温度的实验技术14-15
• 1．3．4 制动摩擦温度场研究存在问题15-17
• 1．4 接触问题研究综述17-19
• 1．5 本文主要研究内容19-21
• 第二章 摩擦热动力学的数学描述及算法研究21-40
• 2．1 制动摩擦副热传导算法的描述21-25
• 2．1．1 温度场问题的基本方程21-22
• 2．1．2 温度场问题的有限单元法22-25
• 2．2 结构非线性分析算法的描述25-36
• 2．2．1 结构分析非线性概述25-26
• 2．2．2 大转动，大位移，弹性小应变本构方程26-27
• 2．2．3 大变形有限元方程27-35
• 2．2．3．1 全量非线性有限元方程27-29
• 2．2．3．2 增量非线性有限元方程29-35
• 2．2．3．3 求解方法35
• 2．2．4 热应力的计算35-36
• 2．3 制动器摩擦副接触算法的描述36-40
• 第三章 制动器温度场模型的建立40-50
• 3．1 建立盘式制动器温度场模型的几个问题40-43
• 3．1．1 接触界面的压力分布40-41
• 3．1．2 温度对材料热物性参数的影响41
• 3．1．3 制动热源强度41
• 3．1．4 摩擦界面的传热规律41-43
• 3．1．5 对流换热系数43
• 3．2 本文制动器计算模型的建立43-50
• 3．2．1 建立制动器计算模型的假设条件43-44
• 3．2．2 热传导的数学模型44-45
• 3．2．3 有关计算数据及边界条件的确定45-50
• 3．2．3．1 制动运动及动力参数的确定：45-48
• 3．2．3．2 对流换热及辐射散热边界条件48-49
• 3．2．3．3 热流分配系数（Fw）及摩擦面接触热传导系数（Kc）的确定49-50
• 第四章 制动摩擦副温度场的数值模拟50-65
• 4．1 数值模拟结果及分析50-64
• 4．2 小结64-65
• 第五章 制动摩擦副温度\应力场模拟65-81
• 5．1 热－结构分析有限元模型65-67
• 5．2 计算结果分析67-79
• 5．3 小结79-81
• 主要结论及研究展望81-83
• 本文主要结论81-82
• 研究展望82-83
• 参考文献83-88
• 致谢88-89
• 个人简历89

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 汪成明;石琴;夏国林;;盘式制动器制动时的热应力分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2007年11期

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3 杨海东;王瑜;呼靳宏;;ANSYS在采煤机制动器摩擦片温度场分析中的应用[J];铸造技术;2008年08期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

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本文编号：523923