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原文传递沟槽型织构化表面对摩擦振动噪声影响的试验及有限元分析

论文题名：	沟槽型织构化表面对摩擦振动噪声影响的试验及有限元分析
关键词：	列车制动片;沟槽型织构化表面;摩擦振动噪声;有限元分析
摘要：	摩擦噪声是由两接触界面发生摩擦并激发物体发生振动而发射出的一种频率和声压都不规则变化的声音。摩擦振动噪声不仅严重影响设备的可靠性、精度和使用寿命，更会造成严重的噪声污染，影响人们的身心健康。由于摩擦振动噪声是接触界面发生摩擦而引发的，因此摩擦界面特征是摩擦振动噪声的关键影响因素。关于界面特征对摩擦振动噪声的影响的研究，目前还主要集中在表面粗糙度、磨屑等对摩擦振动噪声的影响。近年来国内外大量研究表明，表面织构能够有效改善摩擦学性能，但是关于表面织构对摩擦振动噪声的影响的研究却极少报道。因此，开展表面织构对摩擦振动噪声的影响及机理的研究工作有很好的创新性和必要性，为控制和降低摩擦振动噪声提供更多的科学依据。　　本研究在列车制动片摩擦材料表面制备出不同角度(0°、45°、90°、135°)的沟槽型织构表面，选用光滑制动盘为对磨副;同时在列车制动盘表面上制备出沟槽型织构表面(T-30°-1)，选用光滑制动片摩擦材料为对磨副，采用面—面接触方式分别进行销—盘式摩擦尖叫噪声对比试验。利用有限元软件ABAQUS对摩擦振动噪声试验进行数值模拟分析，研究沟槽型织构表面对摩擦振动噪声的影响及机理。主要结论如下: 　　1、试验结果表明，对于制动片摩擦材料:45°和90°织构表面可以有效的降低摩擦噪声，135°织构表面有一定的降噪效果，但效果不明显。对于制动盘:T-30°-1织构表面能有效的降低摩擦噪声。　　2、复特征值分析结果表明，计算所得的各种表面的不稳定振动主频分别与试验测得不稳定主频非常接近，因此本文所建立的三维有限元模型是真实可靠的，可用于瞬态动力学分析来研究沟槽型织构表面对摩擦振动噪声的影响。　　3、瞬态动力学分析结果与试验结果有很好的一致性。对于制动片摩擦材料:振动加速度幅值由大到小依次为0°、135°、45°、90°织构表面。对于制动盘:光滑表面有明显的连续的振动加速度幅值。T-30°-1织构表面的振动加速度幅值在制动片摩擦材料滑过沟槽撞击沟槽棱边时有较大波动，但持续时间很短并迅速衰减。　　4、接触应力分析结果表明，对于制动片摩擦材料:最大接触应力值由大到小、接触应力分布面积由小到大、接触应力分布均匀程度由差到好均依次为:0°、135°、45°、90°织构表面。45°和90°织构表面的最高接触应力值较小、接触应力分布较均匀、接触应力分布面积较大，因此有效的降低了尖叫噪声。对于制动盘:相比光滑表面，T-30°-1织构表面的接触应力分布面积较大且较均匀，最大应力值较小，较大接触应力集中在沟槽棱边上。因此可推断制动片摩擦材料滑过沟槽时，与棱边有较猛烈的撞击，摩擦系统的连续接触被打断，扰乱系统的连续自激振动，降低了尖叫噪声。
作者：	王晓翠
专业：	机械设计及理论
导师：	莫继良
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文