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高速列车制动盘温度场和热振动分析
| 论文题名： | 高速列车制动盘温度场和热振动分析 |
| 关键词： | 高速列车制动盘;温度场;热应力;微分求积法;热振动分析 |
| 摘要： | 列车制动过程本质上是个能量转换的过程。盘形制动装置的作用是将列车运动时的动能转化为热能,从而达到使列车减速或停车的目的。随着列车运行速度的提高,动能急剧增加,制动时产生的热能也大大增加,巨大的制动热负荷使制动盘产生很大热应力,这些热应力往往比制动盘所受到的机械应力大很多,制动过程中制动盘的温度及热应力分布对制动盘热裂纹的出现直接产生影响,不均匀的温度场和热应力导致了制动盘的振动,引起制动盘的抖动和噪声,严重影响制动盘的制动性能。研究盘式制动器的温度场、热应力和热振动具有重要的意义。 (1)高速列车制动盘的温度场分析。本文采用微分求积法和龙格库塔法相结合的方式,分析了速度为300km/h列车在紧急制动工况下制动盘的温度场,先计算制动盘沿厚度方向的一维温度场,并与解析解对比,从而验证算法的有效性;然后分析了制动盘沿径向温度场分布,并讨论了材料、动压力和随温度变化物性参数等对制动盘温度场的影响。 (2)制动盘热应力场的分析。本文采用有限元算法,分析了由制动盘瞬态温度场和离心体积力共同作用导致的热应力场。由于计算中需要用到温度场的计算结果,因此制动盘温度场的网格划分可以直接应用在应力场计算中。为丁验证程序的正确性,本文引入两个算例,并将计算结果与解析解对比。并进一步分析了不同材料、动压力等对制动盘热应力场的影响。 (3)制动盘热振动的分析。前面计算已经求得制动盘在整个制动过程中的温度场和热应力场,这部分将采用微分求积法分析制动盘在热应力场和离心体积力作用卜-的热振动特性。先计算了环形薄板的固有频率,并将计算结果与解析解对比,在此基础上分析了旋转圆环板的横向振动特性,最后分析了制动盘在制动过程中的热振动。 |
| 作者： | 郭静 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 王忠民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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