汽车制动盘瞬态生热分析

发布者:开物科技

汽车制动盘大家都熟悉,几年前我们买车的时候经常要看的一个重要技术参数就是鼓式刹车还是盘式刹车,因为它直接影响制动安全性能,现在基本不用再费心,小车几乎全部都是盘式刹车,因为它的制动性能远高于鼓式刹车。

学理的朋友们可能会想,车速很高时动能是很大的,制动后能量转移到哪去了?区区一个小制动盘上面?没错,它升温了,很高、很快,瞬间一两百摄氏度!所以我们被告知一项常识:长距离下坡不能一直踩刹车,因为制动盘材料的温升也是有限的,就像一个气球,始终打气不放气,总会爆掉的。然后我们又被告知了一项常识:可以挂低档,用发动机牵制车速,因为能量被排出了。

今天以一个制动盘的生热过程为例,给大家介绍一下摩擦生热仿真分析的基本内容。

普通车辆车速在100公里/小时的时候,车轮转速大约每秒14-15转,一般要求百公里制动距离在40多米,这样算下来,制动时间3秒左右。

盘片材料需要考虑导热、比热等热力学参数,如果考虑热变形,还需要指定热膨胀系数:

刹车片与制动盘之间需要考虑热传导、摩擦生热系数、摩擦系数等与摩擦生热相关的一些参数,必要时制动盘表面需要考虑散热系数:

 

 根据制动钳油缸的压力,可以得到制动钳的压力,施加在刹车片上。这样,我们就实现了一个标准的瞬态摩擦生热的仿真过程。显式分析需要较多的cpu并行,才能在适当的时间内完成一次分析,对于碰撞等毫秒级的显式分析,3s的时长是比较长的,由于单元数量较少,一般一两个小时可以完成。此方法可以解决一切摩擦生热引起的热变形、热应力、瞬态生热及传热等问题,具有普遍性。

温度场:

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