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《清华大学》 2011年
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盘式制动器热与热力耦合分析模型建立与仿真计算研究

陈友飞  
【摘要】:汽车制动器是汽车制动系统的关键部件。制动过程中动能转化为摩擦热导致制动器升温,从而造成制动摩擦系数的下降并产生热应力,影响制动器性能。对制动器进行热分析和热力耦合分析,是对制动器进行性能预测和优化设计的重要手段。 本文在ABAQUS中建立一款空心盘的热分析有限元模型,包括基于制动盘循环特征的简易模型和360度的完整模型。同时在Matlab中编写程序建立相应的有限差分模型。对简易模型施加均匀热源,对完整模型施加移动热源,ABAQUS通过用户子程序DFLUX施加移动热源。分别以单次紧急制动工况和十五次循环制动工况进行仿真。分析结果表明,完整模型更真实地反应温度场的分布情况。制动器温度场经过多次循环制动后达到动态平衡。有限差分法对制动器进行温度场仿真具有有限元法相同的精度。有限差分法具有更高的计算效率。本文编写了制动器温度场计算软件,实现人机交互,可以快速进行温度场仿真,指导制动器优化设计。 本文建立包括制动盘和制动块的热力耦合模型,进行完全耦合仿真。分别以单次紧急制动工况和十五次循环制动工况进行仿真。通过热分析模型计算十四次制动温度场,并导入热力耦合模型,进行十五次制动工况仿真计算,大大节省计算时间。通过仿真,揭示了制动盘的瞬态温度场、接触压力和应力场的分布规律分析。结果表明应力场对温度场具有一定的影响。制动器的应力主要为热应力,机械应力所占比例很小。温度场对应力场具有主导性的影响,温度场和应力场是相互耦合的。通过对各向应力的分析,探讨了制动盘在交变应力作用下产生径向裂纹的原因。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U463.5

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