制动盘热分析

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1、万方数据V01．17No、12Dec2005系统仿真学报JoURNALOFSYSTEMSIMULATIoN制动器热分析的快速有限元仿真模型研究李亮1，宋健1，李永2，郭振宇3(1清华太学汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084；2北京理工大学力学系，北京100081；’西安交通大学机械工程学院，西安710049)摘要：基于制动过程中能量耗散的研究，建立循环制动过程中温度场分析的快速有限元仿真模型．对完全循环对称式的盘式制动器、鼓式制动器采用二维有限元仿真模型；对于空心盘式制动器考虑散热筋板结构建立

2、三维循环对称有限元模型．考虑耗散热量分配系数、制动盘导热系数、对流换热系数、辐射换热鼷鼠等随温度的瞬态变化，获得瞬态温度场仿真结果．应用试验验证仿真结果，确认快速仿真模型的正确性与实用性，从而为制动器的抗热衰退、热疲劳设计提供了系统的解决方案．关键词：制动器；热分析；循环制动；有限元；仿真文章编号{1004．731X(2005)12-2869—04中图分类号：TP3919文献标识码：AStudyonFastfiniteElementSimulationModelofThermalAnalysisofVe

3、hicleBrake肌Lian91，SONGJianl，L1Yong‘，GUOZhen-yu。1StateKeyL∞㈣oryofAutomotiveSafetyandEnergy，TsinghuaUniversity,Baljing100084，China；2DepartmentofAppliedMechanics，BeijirtgInstituteofTechnology，Beijing100081，China；3Deparm"ntofMechanicalEngineering，Xi’allJiaot

4、ongUniversity,Xi’n710049，China)Abstract：BasedonStUdv0ftheenergYdissipationduringthevehiclebrakingandthemethodofthephasetransferinthetimeregion．thefastfiniteelementsimulationmodelfurthebrakingcyclewasestablished．ThetwodimensionalFEAmodelwasusedtosimulatet

5、hefullsymmetricalcyclebrake—diskandbrake．drum．andthethreedimensionalmodelwasusedfurthehollowbrake—diskwiththethelmaldissipationoftheribinthedisk．Thetransientcharacteroftheeuergydissipationcoefficientthethermalexchangecoefficient．andradiationcoefficientwe

6、reconsidered．and血enthesimulationresultsofthetransienttemperaturefielddistributionofdiskwereobtainedmsimulationresultsarevalidatedbytheexperimenttestSothevalidityandpracticabilityoffastfiniteelementsimulationmodelareverifiedandthemodelcanbeusedintheanti—h

7、eatfadedesignandthermalfatiguedesignofthevehiclebrakesystem．Keywords：brake；thelTnalanalysis；brakingcycle；finiteelement；simulation引言随着汽车速度的提高，人们对汽车的安全性要求进一步提高。因而对制动系统的要求越来越高。在因为制动造成的事故中，制动器的热衰退是造成事故的重要原因之一，因此在进行制动器的设计过程中抗热衰退、热疲劳性能的设计是一个关键的技术难题。在制动器的创新设计过程

8、中，进行抗热衰退、热疲劳的设计主要采用的是数值仿真，其中的难题在于分析制动过程中因为摩擦生热形成的瞬态交变的温度场分布。目前对这一问题的研究主要有两种方法：一是基于制动器摩擦副间微观的制动过程，通过积分获得瞬态的温度场分布j1-2Jo二是从宏观的角度对制动耗散能量进行分析，确定制动过程的热边界条件，求解制动器的瞬态温度场””。通过分析知：采用摩擦生热的仿真方法，必须建立热力耦合有限元模型，考虑到摩擦模型非线性、材料非线性、载收●日期I200