目前,我國高速鐵路已經(jīng)邁向高速迅猛的發(fā)展階段,而制動盤作為高速列車基本制動部件之一,其運行得安全性顯得尤為重要。隨著列車速度的提高對制動能力的要求,瞬態(tài)摩擦熱能和機械載荷引起了制動盤顯著的溫度變化,并造成摩擦表面熱應(yīng)變。這種耦合的熱-力學(xué)行為日積月累將會導(dǎo)致出現(xiàn)宏觀熱斑,并且沿著徑向方向產(chǎn)生疲勞裂紋,嚴重地降低了制動盤的使用壽命。制動盤裂紋并不是單一出現(xiàn)的,龜裂紋一旦形成,大多數(shù)情況下同時可以觀測到多條長短不一的微裂紋。因此,研究制動盤表面裂紋之間的相互關(guān)系,為制動盤預(yù)測壽命提供數(shù)據(jù)支持意義重大。本文根據(jù)高速列車實際運行情況,建立了鑄鋼材料制動盤有限元三維模型,按照制動盤實際尺寸選取四分之一循環(huán)對稱模型,借助Abaqus有限元軟件在3種不同工況下對制動盤進行仿真計算,得出溫度場和應(yīng)力場分布。通過分析可知最大應(yīng)力和最高溫度出現(xiàn)時刻均在制動結(jié)束之前,最大溫度出現(xiàn)時間早于最大mises應(yīng)力出現(xiàn)時間,制動盤在400km/h初速度下緊急制動最高溫度達638.4℃。同時,由于溫度分布不均勻,在制動盤表面呈現(xiàn)團狀高溫帶。制動盤在制動過程中的徑向應(yīng)力小于周向應(yīng)力,兩種應(yīng)力均遠遠大于軸向應(yīng)力,周向應(yīng)力處... 

【文章來源】：北京建筑大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

制動盤三維模型結(jié)構(gòu)

圖 2-2 邊界條件加載示意圖ig.2-2 Loading diagram of boundary conditioΓ為邊界條件的制動盤的不穩(wěn)定熱傳( , ) ( , ) ( ,x y zT t T t T k k k x y y z z + + x x x( )0T x,t =T( ) ( ) ( )n, , ,x y y z z t T t T tn k n k n qx y z + + = x x x( ) ( ) ( )(c , , ,x y y z z t T t T tn k n k n h Tx y z + + = x x x( ) ( ) ( )(r , , ,x y y z z t T t T tn k n k n h x y z + + = x x x為沿 x,y,z 方向的導(dǎo)熱系數(shù)，ρ 為制動盤 ，n ，n 為邊界法向單位向量，h 為對

2.7 制動盤溫度場和應(yīng)力場變化規(guī)律2.7.1 溫度場計算結(jié)果本文借助 Abaqus 有限元軟件采用順序耦合的方法計算出一次 300km/緊急制動、一次 400km/h 下緊急制動和 200km/h 下 3 次連續(xù)緊急制動的溫度數(shù)值。為研究制動盤表面裂紋應(yīng)力強度因子，首先應(yīng)該分析制動盤在制動過程的溫度場分布，即計算制動盤的半徑和厚度方向的溫度分布情況，如圖 2-示。在制動盤表面半徑方向設(shè)置 5 個節(jié)點，其所在半徑分別為 r=261mm，281m301mm，321mm，341mm，厚度方向從制動盤表面到散熱筋設(shè)置 4 個點，其離盤面分別為 d=0mm，8mm，18mm，38mm。在厚度方向上，不同制動工況的溫度隨時間曲線如圖 2-6 所示：

【參考文獻】：
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本文編號：3024737