某型装甲车制动器热应力磨损耦合仿真分析

摘要： 为提高鼓式制动器在热应力耦合影响下磨损计算的准确性，考虑实际制动过程中温度升高对制动器性能的影响，通过增加温度与磨损率的变化关系修正传统Archard磨损模型，对某型装甲车鼓式制动器进行仿真计算。分析结果表明，在热应力有限元迭代求解过程中，采用完全耦合法持续更新制动器磨损面的几何形状可以不断地修正热应力的计算结果，因此能更真实地描述制动过程中热应力磨损的复杂耦合现象。仿真得到制动器在4种典型工况下的磨损规律，为制动器的优化设计提供依据。

关键词： 鼓式制动器;热应力磨损耦合;完全耦合法;有限元

Abstract： To improve the accuracy of wear calculation of drum brake under the influence of thermalstress coupling， the influence of the temperature rise on brake capacity in the actual braking process is considered， and the traditional Archard wear model is modified by adding the relationship of temperature and wear rate， and then the drum brake of an armored vehicle is simulated. The results show that the thermalstress calculation results can be updated continuously while the full coupling method is used to continuously update the geometry of the brake wear surface in the process of thermalstress finite element iterative solution， and it can more truly describe the complex coupling phenomenon of thermalstresswear in braking process. The wear laws of the brake under 4 typical working conditions are obtained by simulation， which provides the basis for the optimal design of the brake.

Key words： drum brake;thermalstresswear coupling;full coupling method;finite element

0 引 言

在装甲车制动过程中，制动器负载大、工作环境严苛，因此磨损情况十分严重，对其耐磨性设计要求很高。为提高装甲车制动器的耐磨性，需要分析制动器热应力分布情况和预测磨损规律，并且研究制动器磨损的数值仿真方法，为优化制动系统和设计控制策略提供参考。

国内外诸多学者采用有限元法研究车辆制动过程中的多场耦合问题。FUAD等[1]根据鼓式制动器的二維轴对称有限元模型分析制动过程中应力场和温度场的相互作用规律。杨兆军等[2]通过非线性接触分析和瞬态热分析探讨制动鼓的应力和温度分布问题。这些研究均采用简化的模型和热边界条件，未考虑磨损的影响。根据Archard磨损理论，HEGADEKATTE等[3]和李乃斌等[4]对二维和三维滑动磨损以及制动器的磨损进行研究，但没有考虑温度的影响。……