制動(dòng)盤的熱分析

1、制動(dòng)盤的熱分析摘要制動(dòng)是一個(gè)把車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能并必將以熱的形式耗散的過(guò)程。制動(dòng)時(shí)，在制動(dòng)盤和襯墊間產(chǎn)生的摩擦熱可導(dǎo)致過(guò)高的溫度。更重要的是在接觸過(guò)程中切向壓力和相對(duì)滑動(dòng)速度是很重要的。本次主要通過(guò)ANSYS分析了制動(dòng)盤的全熱行為。盤式制動(dòng)器的溫度分布的建模是用來(lái)確認(rèn)在制動(dòng)操作時(shí)所涉及到的所有的因數(shù)和輸入?yún)?shù)，例如制動(dòng)類型，制動(dòng)盤的幾何設(shè)計(jì)和常用的材料。通過(guò)仿真所得到的結(jié)果是比較滿意的。關(guān)鍵詞：干接觸，制動(dòng)盤，熱流，傳熱系數(shù)1簡(jiǎn)介在制動(dòng)系統(tǒng)的研究中，熱分析還處在一種原始階段。在制動(dòng)階段，溫度和熱梯度很高，這會(huì)產(chǎn)生壓力和變形，這種影響會(huì)在外觀和裂縫的加重上顯示出來(lái)1,2。然后很重要的是在盤式

2、制動(dòng)器中精確地確定溫度場(chǎng)。停車制動(dòng)時(shí)，溫度沒(méi)有時(shí)間來(lái)被穩(wěn)定在制動(dòng)盤。一個(gè)瞬態(tài)分析是必要的。這對(duì)鑒定熱梯度也是必不可少的，這就是需要三維建模的問(wèn)題了。熱負(fù)荷表現(xiàn)在熱通量進(jìn)入制動(dòng)盤通過(guò)剎車襯墊。在制動(dòng)盤和襯墊的接觸面產(chǎn)生的大量的熱量毫無(wú)疑問(wèn)的引起了在域內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)子的不均勻的溫度分布，然而襯墊的的環(huán)境在相互的滑動(dòng)中被不斷的加熱3.這種在盤式制動(dòng)器的接觸表面確定溫度分布的瞬態(tài)熱分析方法被執(zhí)行了。這種制動(dòng)盤和固定襯墊相互滑動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦熱效應(yīng)分布不均勻的問(wèn)題使用有限元力學(xué)模型試驗(yàn)有幾種可能發(fā)生在汽車的應(yīng)用傳熱系數(shù)上。對(duì)在制動(dòng)盤循環(huán)制動(dòng)時(shí)的溫度分布能夠有一個(gè)比較，在制動(dòng)過(guò)程中每一種情況分析下的能量轉(zhuǎn)化在最后釋

3、放時(shí)的周期是相等的。程序的改變是用來(lái)發(fā)展移動(dòng)熱源，就像熱流對(duì)流冷卻的分界線。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)準(zhǔn)確模擬它的加熱的困難通過(guò)使用代碼而被忽略，這可以保證使成型的曲線負(fù)責(zé)讓熱通量在隨后的某個(gè)時(shí)刻進(jìn)入制動(dòng)盤4。在本次研究中，我們將會(huì)在三維空間呈現(xiàn)出一個(gè)數(shù)值模擬來(lái)分析全熱行為和通風(fēng)的盤式剎車?；谟邢拊?jì)算方法的熱量的計(jì)算將利用軟件ANSYS 11。2.熱量進(jìn)入制動(dòng)盤在一個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為一個(gè)發(fā)熱的能量。這個(gè)能量的特點(diǎn)是它是在制動(dòng)階段時(shí)制動(dòng)盤和襯墊的總熱量。能量以熱的形式的耗散能使溫度在300到800之間上升。在接觸面的熱量是摩擦力所產(chǎn)生的微小的塑性變形的結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，剎車片材料的導(dǎo)熱系數(shù)要比制動(dòng)盤

4、的小。我們認(rèn)為，產(chǎn)生的熱量會(huì)完全的被制動(dòng)盤所吸收。熱疏散面的通量等于摩擦功率。最初進(jìn)入制動(dòng)盤的熱量通過(guò)下面的公式進(jìn)行計(jì)算5：q0 = (1)制動(dòng)效能，a：車輛減速度ms-2，：制動(dòng)力在前后輪的分配率，Ad：制動(dòng)盤被剎車片掃過(guò)的面積m2，V：車輛的初速度ms-1，p：制動(dòng)盤表面載荷分布的系數(shù)，M：汽車的質(zhì)量kg。圖1顯示了鉗盤式襯墊和作用力。載荷和制動(dòng)盤表面的熱通量相符合。在計(jì)算它熱量時(shí)的規(guī)格和參數(shù)被概括在表格1中。 表格1 應(yīng)用幾何尺寸和汽車制動(dòng)參數(shù)汽車的質(zhì)量mkg 1385車輛初速度v0km/h28減速度am/s2 8有效轉(zhuǎn)子半徑Rrotormm 100.5制動(dòng)力的分配率%20制動(dòng)盤上電荷分

5、布系數(shù)p0.5制動(dòng)盤被襯墊掃過(guò)的面積Admm235,993制動(dòng)盤的材料是有高的碳含量細(xì)粒的灰口鑄鐵，具有良好的熱物理特性6。圖1.鉗盤式襯墊的裝配和力的應(yīng)用符號(hào)名稱T溫度，Ka車輛減速度，m/s2T節(jié)點(diǎn)溫度，KA矩陣加權(quán)函數(shù)Ad制動(dòng)盤被剎車片掃過(guò)的面積，m2T0初始溫度，KC熱容量矩陣，J/KTf流體溫度，KCp比熱容，J/kg KTP應(yīng)用溫度，KE楊氏模量，MpaT室溫，KF節(jié)點(diǎn)失通量，WU未知向量g重力加速度(9.81 m/s2)v汽車初速度，m/sh對(duì)流傳熱系數(shù)，W/m2Kz制動(dòng)效能k導(dǎo)熱系數(shù)，W/mK希臘字符kd制動(dòng)盤的導(dǎo)熱系數(shù)，W/mK熱膨脹系數(shù)，1/kp襯墊的導(dǎo)熱系數(shù)，W/mK放射

6、率K導(dǎo)熱系數(shù)矩陣，W/Kp制動(dòng)盤表面載荷分布的系數(shù)L矢量泊松系數(shù)m汽車質(zhì)量，kg質(zhì)量密度, kg/m3單位法線藩常量 (5.6710-8 W/m2K4)q單位體積熱源，Wm3c對(duì)流傳熱，W/m2q0進(jìn)入制動(dòng)盤的熱流量，Wr輻射傳熱，W/m2Q具體的熱源，Ws熱流密度，W/m2S表面積，m2制動(dòng)力分配比率ST表面積，m2索引t時(shí)間，sFG灰口鑄鐵t0初始時(shí)間，sCFD計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)3熱量問(wèn)題的數(shù)值模擬3.1有限元方法有限元法是使用在很多應(yīng)用上解決偏微分方程7。這導(dǎo)致了一個(gè)連續(xù)方程的未知因素的近似值。這些最后將變成一個(gè)成品尺寸的方程組，我們可以寫成這樣的形式AU=L，U是未知的矢量，A是一個(gè)矩陣而

7、L是一個(gè)矢量。3.2微分形式圖2中顯示的系統(tǒng)受到以下的熱負(fù)載：特定的熱源QW單位體積的熱源qW/m3應(yīng)用（或規(guī)定的）在表面的溫度Tp表面磁通密度W/m2表面對(duì)流的熱傳遞表面輻射的熱傳遞解決熱量問(wèn)題的方法是在一個(gè)固體上的任意一點(diǎn)找到溫度的坐標(biāo)T(x，y，z，t)所以8：Cp-dv (-kT)-q=0 (2)圖2.應(yīng)用熱負(fù)荷的連續(xù)方法 邊界條件T=T-p on ST (-kT)= s+h (Tf-T)+ (-T4) on SS=STS, STS= (3) 在t=t0時(shí)的初始條件：T(x,y,z,to)=T0(x,y,z) (4)這里，：材料的密度(kg/m3)，Cp：比熱容(J/kgK)這個(gè)方程組

8、被寫在下面的公式中9-11： Cpdv+(-kT) -(s+h(Tf-T) + (-T4)- qdv=0 (5)是加權(quán)函數(shù)（或者功能測(cè)試）。最初的和接下來(lái)的邊界條件：T(x,y,z,to)=T0(x,y,z)和T=Tp on (6)溫度場(chǎng)T(x,y,z,t)在整個(gè)領(lǐng)域V中的表達(dá)8：T(x,y,z,t) = N1(x,y,z)Ni(x,y,z)Nn(x,y,z) = N (7)N(x,y,z)：插值矩陣，：節(jié)點(diǎn)溫度的矢量。通過(guò)帶入下列的關(guān)系到公式（5）中：T= N (8)=N (9)=BavecB= (10)=N=TNT, =B, T=TBT (11)我們得到T（C +K -=0 (12)這里C

9、 NTNdV （13）K= BdV +NTNdS (14)=qdV +(S+hTf + (-T4)dS (15)C：熱容量矩陣（J/K），K：導(dǎo)熱系數(shù)矩陣（W/K），：節(jié)點(diǎn)熱量矢量(W)，：節(jié)點(diǎn)溫度矢量（K）。3.2.初始條件我們假設(shè)制動(dòng)盤的初始溫度是不變的。在時(shí)間 t = 0 時(shí) T(x,y,z,t) = 60 (16)3.3.邊界條件這是一個(gè)瞬態(tài)的邊界熱問(wèn)題： 一個(gè)熱通量進(jìn)入制動(dòng)盤局限在兩邊的鉗盤式襯墊的接觸帶。 在制動(dòng)盤的自由表面的對(duì)流熱傳遞的交流系數(shù)h取決于時(shí)間，因?yàn)閳A盤的旋轉(zhuǎn)速度隨時(shí)間的變化而變化。每個(gè)制動(dòng)盤表面的的換熱系數(shù)h是利用有限元分析軟件ANSYS CFX模塊來(lái)進(jìn)行計(jì)算和輸入

10、的。4.計(jì)算機(jī)軟件ANSYS的簡(jiǎn)介ANSYS軟件程序由美國(guó)在1970年所創(chuàng)造；它的模塊程序是利用有限元方法來(lái)解決模型的預(yù)先離散。它用于本次研究的模塊是： ANSYS工作臺(tái)：這個(gè)平臺(tái)提供了一個(gè)不同的用于原始的計(jì)算機(jī)代碼ANSYS的構(gòu)造模型的方法12。它特別適用于處理那些復(fù)雜的幾何體和沒(méi)有認(rèn)可的使用者的情況。在這種環(huán)境下，使用者是在幾何體上工作而不是模型。在開(kāi)始解決方案之前，使用者可以通過(guò)這個(gè)平臺(tái)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化并引入進(jìn)軟件ANSYS。生成的有限元模型通過(guò)插入特定的ANSYS命令代碼來(lái)處理。 有限元分析軟件ICEM CFD：這是網(wǎng)絡(luò)生成的軟件，應(yīng)用在流體力學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)。 有限元分析軟件CFX：本軟件

11、是設(shè)計(jì)用來(lái)執(zhí)行流體力學(xué)的模擬仿真的。 有限元分析軟件Metaphysics：本產(chǎn)品含有ANSYS仿真代碼的所有模塊。圖3顯示了在工作臺(tái)上用有限元分析軟件CFX模擬的階段。圖3 軟件CFX的仿真步驟125.對(duì)流交換系數(shù)(h)的確定5.1.簡(jiǎn)介熱分析系統(tǒng)需要對(duì)由摩擦所產(chǎn)生的熱量有一個(gè)精確的測(cè)定和這些能量在制動(dòng)盤和剎車襯套之間的分布。緊急剎車時(shí)，所有的在接觸面產(chǎn)生的熱量和被制動(dòng)盤和剎車襯套吸收的熱量相等。當(dāng)一輛汽車在剎了車，一部分的摩擦熱通過(guò)對(duì)流和放射而逸散到了周圍的空氣中。因此，傳熱系數(shù)的確定是非常必要的。然而它們的計(jì)算是相當(dāng)困難的，因?yàn)檫@些系數(shù)是由地點(diǎn)、制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造、車輛的速度和空氣流通的結(jié)果

12、所決定的。由于熱量的放射的過(guò)程不是太重要，我們將決定使用軟件ANSYS CFX，但是只對(duì)制動(dòng)盤的對(duì)流系數(shù)。這個(gè)系數(shù)將用來(lái)確定制動(dòng)盤溫度的三維分布。5.2.ANSYS CFX建模第一階段是在ANSYS工作臺(tái)上建立含有研究領(lǐng)域的模型CFD。我們認(rèn)為我們只用了制動(dòng)盤的四分之一，然后我們定義空氣場(chǎng)圍繞著制動(dòng)盤。有限元分析軟件ANSYS ICEM CFD將使各種表面與這兩個(gè)域場(chǎng)適合為了促進(jìn)嚙合當(dāng)中一個(gè)將會(huì)通過(guò)命令“對(duì)cfx的輸出量”將結(jié)果輸送向軟件CFX。在得到軟件CFX Pre的模型和規(guī)定的邊界條件后，我們必須明確這些物理價(jià)值在軟件CFX中開(kāi)始起作用來(lái)開(kāi)始計(jì)算。制動(dòng)盤與四個(gè)絕熱表面和流體域上的兩個(gè)對(duì)稱

13、表面有關(guān)，它的環(huán)境溫度等同于2013。一個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)的分析是必要的。圖4顯示了軟件CFD的詳盡的模型，這個(gè)模型將被用在有限元分析軟件ANSYS CFX Pre中。圖4 制動(dòng)盤在CFD中的模型a） 物理模型：在這一步中，說(shuō)明了所有的流體和固體的物理特性。網(wǎng)格劃分后，明確所有的不同的模型的參數(shù)能夠開(kāi)始分析。b） 領(lǐng)域的定義：最開(kāi)始，一個(gè)有效的詳盡的模型和一個(gè)在計(jì)算熱傳遞熱量的活化的選項(xiàng)。流體域：速度輸入：Vent non st= Vent -Va t；制動(dòng)盤域：流量輸入：FLUXnon st=(CF) (Vent non st) CF=149,893.838Vent non st = Vent -

14、Va tFLOWnon.st：非平穩(wěn)的流量進(jìn)入。Ventnon.st：非平穩(wěn)的速度進(jìn)入的空氣。c） 材料的定義：我們引入圖書館的所用的材料的物理特性。在本研究中，我們選擇三種鑄鐵材料（25號(hào)灰鑄鐵鋁、20號(hào)灰鑄鐵和15號(hào)灰鑄鐵）。d） 邊界條件的定義：第一步是要選擇進(jìn)口和出口的表面熱流密度。這些選項(xiàng)在軟件CFX Pre的插入菜單的“邊界條件”里。邊界條件涉及的襯墊也在那里。選擇選項(xiàng)“墻”和“對(duì)稱”，因?yàn)閷?huì)有可能在邊界條件下調(diào)整一定數(shù)量的參數(shù)例如進(jìn)入制動(dòng)盤的流量。e） 接口領(lǐng)域的應(yīng)用：接口區(qū)域通常用來(lái)創(chuàng)建連接或連接區(qū)。位于相互作用區(qū)域的表面記為固液的界面。f） 臨時(shí)條件：由于這次研究是為了確定

15、在制動(dòng)時(shí)普通車輛的制動(dòng)盤中的溫度場(chǎng)，我們采用下面的臨時(shí)條件：制動(dòng)時(shí)間=3.5s增加指定時(shí)間=0.01s初始時(shí)間=0s在開(kāi)始用軟件ANSYS CFX計(jì)算和分析之前，要確保模型沒(méi)有任何的錯(cuò)誤。g） 開(kāi)始計(jì)算：在確認(rèn)模型和邊界條件之后，我們通過(guò)打開(kāi)“文件”菜單并且點(diǎn)擊“寫求解文件”運(yùn)行計(jì)算。h） 系數(shù)h計(jì)算的結(jié)果：圖5和6顯示了瞬態(tài)下一個(gè)完整的且通風(fēng)的鑄鐵制動(dòng)盤的不同表面的各自的傳熱系數(shù)h的變化。我們發(fā)現(xiàn)在一小段時(shí)間后所有的傳熱系數(shù)的曲線都隨著時(shí)間而下降。圖5 在瞬態(tài)情況下完整的制動(dòng)盤各個(gè)表面的傳熱系數(shù)（h）的變化（15號(hào)灰鑄鐵）圖6.在瞬態(tài)情況下鉗盤式制動(dòng)盤各個(gè)表面的傳熱系數(shù)（h）的變化（15號(hào)灰

16、鑄鐵）6.制動(dòng)盤溫度的測(cè)定制動(dòng)盤溫度的建模是通過(guò)一輛中等轎車的駐車制動(dòng)來(lái)實(shí)施的（制動(dòng)類型是0）車輛和盤式制動(dòng)器的特點(diǎn)列在表1中。車輛的速度隨時(shí)間直線降低，直到數(shù)值為0，就像圖7顯示的一樣。熱量在仿真時(shí)間里的變化呈現(xiàn)在圖8中。圖7 制動(dòng)中車速隨時(shí)間的變化圖8 熱量隨時(shí)間的變化6.1.制動(dòng)盤的網(wǎng)格劃分用于完整的通風(fēng)制動(dòng)盤的網(wǎng)格的元素是10個(gè)節(jié)點(diǎn)（等參數(shù)）的四面的三維元素（圖9和10）。在這個(gè)仿真中，在（制動(dòng)盤襯墊）接觸區(qū)的網(wǎng)格是精確的。這是很重要的，因?yàn)樵谶@一區(qū)域溫度顯著不同。圖9 在ANSYS Multiphysics中完整的制動(dòng)盤的網(wǎng)格（172103節(jié)點(diǎn)114421元素）圖10 在ANSYS

17、Multiphysics中通風(fēng)制動(dòng)盤的網(wǎng)格（154679節(jié)點(diǎn)94117元素）已經(jīng)測(cè)試了三個(gè)網(wǎng)格，自動(dòng)的使用的一種選項(xiàng)在有限元分析軟件ANSYS Workbench Multiphysics中稱為收斂。形成每個(gè)網(wǎng)格的若干元素在表2中給出。表格2 兩種考慮過(guò)的網(wǎng)格的若干元素6.2.載荷和邊界條件熱載荷的特征是熱量通過(guò)真正的接觸區(qū)域（制動(dòng)盤的兩邊）進(jìn)入制動(dòng)盤。最初邊界條件被引入模塊ANSYS工作臺(tái)，熱量的計(jì)算通過(guò)選擇瞬態(tài)的情形和引入物理特性的材料來(lái)實(shí)施。選定的數(shù)據(jù)所應(yīng)用的數(shù)值概況如下： 仿真總時(shí)間= 45s 增量的初始時(shí)間= 0.25s 增量最小初始時(shí)間= 0.125s 增量最大初始時(shí)間= 0.25

18、s 制動(dòng)盤初始溫度= 60 材料：三種鑄鐵（灰鑄鐵25鋁，灰鑄鐵20，灰鑄鐵15）7結(jié)果與討論建模過(guò)程中，考慮到例如制動(dòng)的類型、制動(dòng)盤冷卻的方式和制動(dòng)盤材料的選擇的一定的參數(shù)的變化，盤式制動(dòng)器的溫度將被帶出。制動(dòng)盤是由高的含碳量的鑄鐵做成的；制動(dòng)盤的接觸表面接收到的進(jìn)入的熱流量是通過(guò)關(guān)系（1）來(lái)計(jì)算的。7.1. 制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)的影響圖11顯示了對(duì)全盤式和鉗盤式制動(dòng)器在整個(gè)制動(dòng)的仿真時(shí)間中溫度相對(duì)于時(shí)間的變化。最高的達(dá)到了制動(dòng)盤和襯墊的接觸的表面。溫度的劇烈上升是由于制動(dòng)階段的短暫和速度物理現(xiàn)象。對(duì)這兩種類型的制動(dòng)盤，一個(gè)是在一開(kāi)始溫度曲線達(dá)到最大值時(shí)以指數(shù)形式下降然后在制動(dòng)的一定時(shí)間后下降很快。我

19、們很快的注意到由15號(hào)灰鑄鐵制造的鉗盤式制動(dòng)器，它的溫度一直上升到1.85s時(shí)的345.44，然后一段時(shí)間后迅速下降。具有相同材料的全盤式和鉗盤式制動(dòng)器的溫度變化大約是1.8839s的60（圖12）。我們可以總結(jié)出制動(dòng)盤的幾何設(shè)計(jì)在提高制動(dòng)盤的冷卻過(guò)程中是一個(gè)必要的因數(shù)。圖11 全盤式和鉗盤式制動(dòng)器的溫度隨時(shí)間的變化（15號(hào)灰鑄鐵）圖12 鑄鐵的全盤式(a)和鉗盤式(b)制動(dòng)器的溫度分布（15號(hào)灰鑄鐵）7.2.制動(dòng)盤材料的影響圖13（a）顯示了每個(gè)類型選擇的鑄鐵在溫度最大時(shí)根據(jù)厚度不同的溫度變化。引人注意的是這三條曲線是相似的。我們也注意到制動(dòng)盤正中面的溫度下降能夠達(dá)到最小值。在圖13（b）中

20、，我們看到制動(dòng)盤里面的顏色是有對(duì)稱性的。遠(yuǎn)離藍(lán)色接觸表面的部分不需要太熱。多數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)都低，它們的溫度都高。15號(hào)灰鑄鐵通過(guò)更小的溫度與其他兩種鑄鐵區(qū)別開(kāi)來(lái)。在圖14中呈現(xiàn)了三種材料（25號(hào)灰鑄鐵鋁、20號(hào)灰鑄鐵、15號(hào)灰鑄鐵）的溫度隨半徑的變化。溫度曲線的形狀是相同的。最大溫度在制動(dòng)盤的平均半徑區(qū)域。根據(jù)圖13和1415號(hào)灰鑄鐵的熱行為是最好的。圖15和16分別顯示了溫度根據(jù)厚度和半徑的變化。我們注意到在全盤式和鉗盤式這兩只類型的制動(dòng)器間有一個(gè)可以感知的溫度的變化。通風(fēng)時(shí)對(duì)溫度場(chǎng)的影響在制動(dòng)結(jié)束時(shí)（t=3.5）很清楚的呈現(xiàn)出來(lái)。在這些參數(shù)中有一個(gè)對(duì)盤式制動(dòng)器熱行為的影響是制動(dòng)的方式，它

21、取決于駕駛員和環(huán)流的情況。某些制動(dòng)方式可能損壞制動(dòng)盤并因此而產(chǎn)生嚴(yán)重的事故。一種制動(dòng)方式表現(xiàn)為制動(dòng)周期的方式，它描述的車輛的速度隨時(shí)間的變化（v=f(t)）。這些周期可能由一系列的緊急制動(dòng)或者循環(huán)制動(dòng)組成，后面跟著一個(gè)故障停車時(shí)間。圖13 根據(jù)三種類型鑄鐵的制動(dòng)盤的厚度的不同的溫度變化（25號(hào)灰鑄鐵鋁、20號(hào)灰鑄鐵、15號(hào)灰鑄鐵）圖14 根據(jù)三種類型鑄鐵制動(dòng)盤的半徑不同的溫度變化（25號(hào)灰鑄鐵鋁、20號(hào)灰鑄鐵、15號(hào)灰鑄鐵）圖16 根據(jù)采用相同材料的兩種設(shè)計(jì)的半徑不同的溫度變化（15號(hào)灰鑄鐵）圖15 根據(jù)采用相同材料的兩種設(shè)計(jì)的厚度不同的溫度變化（15號(hào)灰鑄鐵）7.3.制動(dòng)方式的影響盤式制動(dòng)器

22、和車輪是根據(jù)車輛的性能和經(jīng)濟(jì)需求來(lái)規(guī)定尺寸的。它們必須支持在保持前進(jìn)的平均速度下越來(lái)越多的機(jī)械的和熱量的載荷。7.3.1.重復(fù)制動(dòng)車輛運(yùn)行過(guò)程中，制動(dòng)系統(tǒng)受到駕駛員的重復(fù)作用。在本研究中，我們考慮兩種類型的制動(dòng)，制動(dòng)的總仿真時(shí)間估計(jì)等于135s。圖17以鋸齒波的形式顯示了一個(gè)連續(xù)14次制動(dòng)的行駛階段。圖18顯示了另一種制動(dòng)方式，在每次制動(dòng)階段之后都會(huì)有一個(gè)停頓時(shí)間。圖19顯示了第一種和第二種制動(dòng)方式之間對(duì)循環(huán)的制動(dòng)過(guò)程的溫度變化的比較。從這兩條輪廓線上，我們注意到每一種制動(dòng)的應(yīng)用，制動(dòng)盤的溫度都是穩(wěn)定的上升，然后開(kāi)始以指數(shù)形式下降。重復(fù)制動(dòng)的次數(shù)越多，最高溫度增加的也越多。最初的制動(dòng)盤的狀態(tài)在

23、每一個(gè)周期后都發(fā)生改變，宕機(jī)時(shí)間只允許一個(gè)局部冷卻。在每個(gè)冷卻階段后，制動(dòng)盤又開(kāi)始變熱。實(shí)際上，在連續(xù)的制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)盤的冷卻能力是不足以將表面的溫度降低到接近初始溫度的。這就造成了能量的積累并因此導(dǎo)致更高的表面溫度。這些結(jié)果說(shuō)明了盤式制動(dòng)器的短暫熱行為主要取決于強(qiáng)制制動(dòng)的周期，因?yàn)樗敢苿?dòng)盤的冷卻時(shí)間。根據(jù)圖19，我們注意到在行駛循環(huán)方式2的情況下，溫度大概下降535，是第一個(gè)循環(huán)的45.19%。我們總結(jié)出有一個(gè)冷卻階段的制動(dòng)方式對(duì)制動(dòng)盤的熱量的傳遞是必然有影響的，它可以減小造成接觸面裂紋和磨損的最高溫度。另外，這種傾向能夠保證我們的安全和制動(dòng)系統(tǒng)組件的疲勞壽命。最后，注意的是為了驗(yàn)證這些

24、數(shù)值模擬的結(jié)果，要在制動(dòng)試驗(yàn)工作臺(tái)上實(shí)施計(jì)算。圖17 十四次重復(fù)制動(dòng)的行駛循環(huán)（方式1）圖18 每一次制動(dòng)后有一個(gè)停頓階段的制動(dòng)周期（方式2）圖19 兩種制動(dòng)方式溫度隨時(shí)間的變化8.總結(jié)在本次研究中，我們提出了全盤式和鉗盤式制動(dòng)器瞬態(tài)時(shí)的熱行為的數(shù)值模擬。有限元分析軟件ANSYS 11夠研究三種鑄鐵（鋁25號(hào)灰鑄鐵、20號(hào)灰鑄鐵、15號(hào)灰鑄鐵）在堅(jiān)定的制動(dòng)方式下的熱行為。除了制動(dòng)盤的通風(fēng)的影響，我們也研究盤式制動(dòng)器制動(dòng)方式對(duì)熱行為的影響。數(shù)值模擬說(shuō)明了通風(fēng)徑向在制動(dòng)階段中隊(duì)制動(dòng)盤的冷卻有著非常重要的作用。獲得的結(jié)果對(duì)盤式制動(dòng)器的熱機(jī)械行為（壓力、變形、效能和磨損）的研究非常有用。通過(guò)數(shù)值模擬，

25、我們能夠注意到關(guān)于溫度場(chǎng)特性的結(jié)果受到例如下列的參數(shù)的影響： 通過(guò)設(shè)計(jì)做了說(shuō)明的工藝參數(shù) 表現(xiàn)為元素的數(shù)量和時(shí)間的步驟的數(shù)值參數(shù) 以材料的類型所表達(dá)的物理參數(shù) 應(yīng)用的制動(dòng)方式對(duì)獲得的結(jié)果，一般來(lái)說(shuō)，能說(shuō)它們相比較于研究任務(wù)中已經(jīng)實(shí)施的還是比較滿意的。實(shí)際上通過(guò)引入熱機(jī)械的耦合的深度影響來(lái)解決問(wèn)題將會(huì)很有趣的。相比較于前景中，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)為了能夠?qū)崿F(xiàn)模型和現(xiàn)實(shí)的一致，他們是有興趣去制作一個(gè)例如在試驗(yàn)臺(tái)上的制動(dòng)器制動(dòng)盤的實(shí)驗(yàn)研究的。參考文獻(xiàn) 1 D. Majcherczak, P. Dufrnoy, M. Nat-Abdelaziz, Thermal simulation of a dry slid

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