基于显式动力学有限元法的汽车盘式制动器仿真研究

成林，王谷娜，王茂美（北京电子科技职业学院，北京 100176）



基于显式动力学有限元法的汽车盘式制动器仿真研究

成林，王谷娜，王茂美
（北京电子科技职业学院，北京 100176）

摘要：根据制动盘与摩擦片的实际几何尺寸，建立制动工况下三维瞬态温度场-应力场仿真的计算模型。在考虑制动盘与摩擦片之间摩擦特性的基础上，运用有限元软件 ABAQUS 中的显式动力学模块，对盘式制动器的制动过程进行了动态的模拟，揭示了制动过程中制动盘瞬态温度场-应力场的分布规律，发现二者之间存在着耦合关系，二者随制动时间呈现周期性变化。

关键词：显式动力学；有限元法；盘式制动器；仿真研究

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.003

CLC NO: U463.51+2Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)05-09-04

前言

制动器广泛应用于飞机、火车、汽车等各类交通工具中，是一种交通安全装置。盘式制动器制动因数与摩擦系数成线性关系，具有制动性能稳定，力矩容量大和有利于程序化控制等突出的优点，已成为目前最先进的制动装置之一。

图1　盘式制动器三维模型

制动器制动过程中的温度场-应力场的变化规律对制动性能有很大影响，摩擦片各种形式的损坏的主要原因是摩擦所产生的热量超过了摩擦材料的极限热容量[1]。摩擦热导致摩擦材料发生热降解、粘结剂气化，摩擦因数发生变化，制动性能降低，出现热衰退现象；也使金属对偶件发生局部材料的相变与热变形，出现局部热点。局部热点的出现导致制动压力不均匀分布的进一步发展，这反过来又促进局部温度进一步升高，使制动器出现热弹性不稳定现象。……