本文關(guān)鍵詞：盤式制動器熱—結(jié)構(gòu)非線性分析與計算

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【摘要】： 制動器摩擦副的溫度/應(yīng)力場耦合分析計算是制動器設(shè)計的重要內(nèi)容和選擇摩擦副材料的重要理論依據(jù)。本文評述了盤式制動器溫度場以及摩擦接觸算法的研究現(xiàn)狀，對摩擦界面間的傳熱規(guī)律進(jìn)行了研究。按照制動盤與片的實際幾何尺寸，把盤、片統(tǒng)一地考慮成一個計算模型，充分考慮了盤、片之間的滑動摩擦溫度場和應(yīng)力場耦合問題，建立了三維瞬態(tài)溫度/應(yīng)力場有限元模型，利用非線性有限元多物理場方法，較真實地模擬了制動器的制動過程。在數(shù)值計算過程中，考慮了制動過程中各個運動及動力參數(shù)的變化、摩擦熱流邊界條件等因素，著重考慮了由于移動熱源的作用導(dǎo)致制動盤表面熱應(yīng)力間歇性變化的問題，以及溫度變化與接觸區(qū)域壓力變化的耦合問題。 對于盤式制動器來說，，由于其結(jié)構(gòu)特征的原因，其摩擦溫度場并不呈二維軸對稱分布而具有較明顯的局部特征。盤式制動器溫度場在軸向和徑向上存在較大的溫度梯度，由此導(dǎo)致盤、片存在著很大的熱應(yīng)力，同時產(chǎn)生熱彈性變形，這種變形使得接觸區(qū)域內(nèi)的壓力分布發(fā)生變化，這種變化又反過來影響了接觸區(qū)域的溫度分布。 本文通過對盤式制動器在緊急制動工況下三維瞬態(tài)溫度場、應(yīng)力場的耦合分析計算，揭示了制動器摩擦副的溫度和熱應(yīng)力分布規(guī)律，以及摩擦界面間的熱流分配規(guī)律，探討了因摩擦溫度分布不均勻而導(dǎo)致的對偶鋼盤產(chǎn)生徑向裂紋的原因，以及可能產(chǎn)生的熱疲勞破壞。 本文的計算分析結(jié)果為進(jìn)一步研究制動副摩擦材料及其金屬偶件的熱破壞，摩擦復(fù)合材料磨損機理，開發(fā)高性能摩擦材料、研制高性能制動器打下了良好的基礎(chǔ)
【關(guān)鍵詞】：盤式制動器 有限元法 溫度場 應(yīng)力場
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：U463.5
【目錄】：

• 本文主要符號表6-9
• 第一章 概述9-21
• 1．1 摩擦熱對制動器摩擦副的影響9-10
• 1．2 研究制動摩擦熱的意義10-11
• 1．3 制動器溫度場的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-17
• 1．3．1 制動摩擦表面溫度場計算模型11-12
• 1．3．2 制動摩擦表面溫度場計算方法12-14
• 1．3．3 測量滑動接觸表面溫度的實驗技術(shù)14-15
• 1．3．4 制動摩擦溫度場研究存在問題15-17
• 1．4 接觸問題研究綜述17-19
• 1．5 本文主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 摩擦熱動力學(xué)的數(shù)學(xué)描述及算法研究21-40
• 2．1 制動摩擦副熱傳導(dǎo)算法的描述21-25
• 2．1．1 溫度場問題的基本方程21-22
• 2．1．2 溫度場問題的有限單元法22-25
• 2．2 結(jié)構(gòu)非線性分析算法的描述25-36
• 2．2．1 結(jié)構(gòu)分析非線性概述25-26
• 2．2．2 大轉(zhuǎn)動，大位移，彈性小應(yīng)變本構(gòu)方程26-27
• 2．2．3 大變形有限元方程27-35
• 2．2．3．1 全量非線性有限元方程27-29
• 2．2．3．2 增量非線性有限元方程29-35
• 2．2．3．3 求解方法35
• 2．2．4 熱應(yīng)力的計算35-36
• 2．3 制動器摩擦副接觸算法的描述36-40
• 第三章 制動器溫度場模型的建立40-50
• 3．1 建立盤式制動器溫度場模型的幾個問題40-43
• 3．1．1 接觸界面的壓力分布40-41
• 3．1．2 溫度對材料熱物性參數(shù)的影響41
• 3．1．3 制動熱源強度41
• 3．1．4 摩擦界面的傳熱規(guī)律41-43
• 3．1．5 對流換熱系數(shù)43
• 3．2 本文制動器計算模型的建立43-50
• 3．2．1 建立制動器計算模型的假設(shè)條件43-44
• 3．2．2 熱傳導(dǎo)的數(shù)學(xué)模型44-45
• 3．2．3 有關(guān)計算數(shù)據(jù)及邊界條件的確定45-50
• 3．2．3．1 制動運動及動力參數(shù)的確定：45-48
• 3．2．3．2 對流換熱及輻射散熱邊界條件48-49
• 3．2．3．3 熱流分配系數(shù)（Fw）及摩擦面接觸熱傳導(dǎo)系數(shù)（Kc）的確定49-50
• 第四章 制動摩擦副溫度場的數(shù)值模擬50-65
• 4．1 數(shù)值模擬結(jié)果及分析50-64
• 4．2 小結(jié)64-65
• 第五章 制動摩擦副溫度\應(yīng)力場模擬65-81
• 5．1 熱－結(jié)構(gòu)分析有限元模型65-67
• 5．2 計算結(jié)果分析67-79
• 5．3 小結(jié)79-81
• 主要結(jié)論及研究展望81-83
• 本文主要結(jié)論81-82
• 研究展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 致謝88-89
• 個人簡歷89

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號：523921