剎車過程的熱力耦合分析FEM實例

1、剎車過程的熱力耦合分析實例摘要：機(jī)動車的剎車盤在剎車過程中由于剎車片和剎車盤的摩擦?xí)a(chǎn)生大量的 熱，生成的熱會對剎車片的材料性能和剎車性能產(chǎn)生很大的影響，本例以此為例 來分析剎車過程中的熱應(yīng)力，為剎車盤的改進(jìn)設(shè)計以及事故的預(yù)防提供技術(shù)依 據(jù)。關(guān)鍵詞：耦合熱應(yīng)力1實例說明剎車盤的材料為鋼，外徑為135mm，內(nèi)徑為90mm，厚度為6mm；剎車盤基 座上的圓環(huán)外徑為135mm，內(nèi)徑為100mm，厚度為2mm，材料同樣的為鋼，如圖 1.1所示；剎車片為樹脂加強(qiáng)的復(fù)合材料，可以用來提高摩擦系數(shù)和材料性能隨 著溫度變化，如表1.1和表1.2所示。圖1.1剎車盤表1.1溫度（C）20100200300400

2、摩擦系數(shù)0.370.380.410.390.24表1.2溫度對材料性能的影響溫度（C）20100200300彈性模量（N/m2）2.2e91.3e95.3e83.2e8熱膨脹系數(shù)（K-1）1e-53e-52建立模型根據(jù)要求的數(shù)據(jù)，利用ABAQUS分別建立剎車盤和剎車片兩個模型，如圖2.1 和2.2所示。圖2.1剎車盤圖2.2剎車片并通過利用其abssembly的裝配功能，將上面兩的部件裝配成如圖2.3 所示的剎車系統(tǒng)。圖2.3剎車系統(tǒng)3設(shè)定分析步考慮到剎車盤和剎車片之間的摩擦生熱現(xiàn)象以及熱傳導(dǎo)過程，并且分析由于 熱產(chǎn)生的應(yīng)力，在分析過程中剎車盤和剎車片存在著接觸摩擦關(guān)系，所以定義兩 個分析步：

3、在第一個分析步中對剎車片施加壓力，使剎車片和剎車盤建立穩(wěn)定的接觸關(guān) 系；在第二個分析步中使剎車盤旋轉(zhuǎn)60度，來分析剎車過程。4分析結(jié)果在結(jié)果中可以選擇不同的輸出變量，因而得出不同的結(jié)果。如圖4.1為節(jié)點(diǎn) 溫度。圖4.1節(jié)點(diǎn)溫度為了便于觀察剎車盤和剎車片接觸區(qū)的分析，我們可以把剎車片隱去。如圖4.2所示。圖4.2節(jié)點(diǎn)溫度在輸出變量中選擇變量cshearl,則可以得到摩擦剪應(yīng)力的分布。如圖4.3所示。圖4.3摩擦剪應(yīng)力分布選擇變量CPRESS，則可以得到接觸應(yīng)力的分布，如圖4.4所示。圖4.4接觸壓力分布選擇變量S,可以顯示出熱應(yīng)力的分布，如圖4.5所示。圖4.5熱應(yīng)力分布5結(jié)論從分析的結(jié)果可以看到，在剎車的過程中，剎車片和剎車盤之間存在很