制动盘开裂的热固耦合仿真计算研究

摘要

径向热机疲劳开裂是车辆制动盘失效的主要原因之一,通过研究制动盘的温度场和应力场可以有效揭示制动盘热机疲劳裂纹开裂机理.借助有限元分析软件ANSYS,研究车辆在初始制动速度为60km/h、120km/h和180km/h三种工况下制动盘的温度场和等效应力场.仿真结果表明在三种工况下,制动盘表面最大温度分别为129℃、241℃和357℃,最大等效应力分别为122Mpa、245Mpa和326Mpa.同时对比制动盘周向热应力和径向热应力,发现在三种工况下周向热应力均大于径向热压应力.当初始制动速度在180km/h以上时,周向残余拉应力开始大于径向残余拉应力,导致制动盘表面产生径向断裂裂纹,造成制动盘失效.该模拟研究为今后抗疲劳制动盘优化设计和试验研究提供了重要参考依据.