制动盘结构参数对其温度场和应力场影响研究

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。

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第1章 文献综述

1.1汽车制动器概述

1.2 盘式制动盘的要求

1.3 制动盘材料

1.4 制动器摩擦的相关综述

1.5 制动盘温度场和应力场

第2章 绪论

2.1 研究的背景和意义

2.2 研究内容

第3章 数学模型分析

3.1初始模型参数

3.2 车辆制动受力分析

3.3热-结构耦合

第4章 有限元分析

4.1有限元求解理论

4.2 软件中温度-应力耦合计算

第5章 制动盘的温度场和应力场分析

5.1 温度场分布

5.2 应力场分布

第6章 制动盘结构与温度场和应力场

6.1 制动盘厚度

6.2 半径的影响

6.3 通风孔的影响

第7章 结论与建议

参考文献

致谢

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