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盘式制动器应力场与温度场多场耦合的数值模拟
| 论文题名： | 盘式制动器应力场与温度场多场耦合的数值模拟 |
| 关键词： | 盘式制动器;温度场;应力场;热-力耦合场;台架实验;数值模拟 |
| 摘要： | 制动器是保证机械安全运行的重要零部件之一,每年因制动失效造成了巨大经济损失及悲惨人员伤亡,这引起众多研究学者对制动器研究的重视。运动机械制动时,制动器摩擦副表面会产生大量摩擦热,持续制动摩擦热不断积聚,致使摩擦副表面的温度急剧升高,这不仅加剧了材料的磨损,降低了摩擦系数,而且由温度梯度引起的热应力会使摩擦副表面产生热裂纹,严重时还会出现制动器制动性能完全失效现象。特别是近年来随着运动机械的高速、重载化的发展,更加剧了这一现象的发生。 本文在研究盘式制动器结构及其工作原理、国内外关于制动器数值模拟方法研究现状的基础上,以矿车后轮某Ⅰ型号的盘式制动器为研究对象,根据制动器的实际尺寸,采用Pro/E建立制动器摩擦副实体简化模型,分别建立了该型号制动器摩擦副温度场、应力场及其多场耦合的数学模型,运用多物理场耦合软件COMSOL Multiphsics模拟矿车制动过程中的温度场、应力场及其热-力耦合场,本文的主要研究工作如下: (1)介绍了矿车盘式制动器的制动工作原理、制动器的主要性能参数、制动器摩擦副的工作情况及失效形式,阐述了与制动器温度场、应力场及其多场耦合数值模拟相关的基本理论和方程; (2)建立了矿车制动器温度场、应力场及其耦合场的数学模型,结合制动器实际材料属性参数,采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics对不同工况下的矿车制动器摩擦副进行了模拟,得到该型号制动器摩擦副的温度场、应力场以及热-力耦合场的分布; (3)分析了矿车摩擦副的材料属性参数等与其温度分布、应力分布的关系以及应力与温度之间的耦合关系,找出了产生温度场、应力场分布不同的原因,揭示了相关规律; (4)选择典型工况进行台架实验,验证了典型工况下的模拟结果; 本文研究工作为矿车制动器摩擦副的实验研究及矿车实际制动工况提供技术数据参考,对改善矿车制动器的工作条件和优化、研制优质的矿车制动器具有实际价值。 |
| 作者： | 宋涛 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 刘莹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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