Abaqus制动盘热力耦合分析
Abaqus制动盘热力耦合分析https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDRK5sgFLqgFibqicMc4Ac8tPo2n1PhkejvfoUgc2icvYOC7oqyLcYNMFfA/640?wx_fmt=gif（1）仿真背景摩擦热几乎存在于所有的工程实际之中，因摩擦产生热量是工程实际中经常遇到的问题，然而涉及到的问题并不是简单的热分析，而是多种物理场的综合作用。刹车盘的热应力分析就是涉及温度场和应力场的热一机耦合问题，在问题的分析过程中需要对各个物理场的作用效果及相互之间的影响同时考虑。刹车装置是任何机动车辆不可或缺的重要组成系统，刹车系统的好坏直接关系到人们的生命和财产安全。机动车的刹车系统中广泛应用刹车盘，机动车制动时，车辆的动能转化为由刹车片和刹车盘的摩擦产生的热能，而产生的热能中的绝大部分会 被刹车盘短时间内吸收，这就造成了刹车盘温度的 急剧升高，存在较大的热应力。同时刹车盘生成的 热引起的高温会对刹车片的材料性能和刹车性能产生较大的影响，会使刹车系统存在安全性问题。
列车制动器工作时，运动部件在运动过程中，由于接触所产生的摩擦会使得摩擦副元件的温度升高，而温度升高对材料的性能参数有影响，对摩擦副的摩擦学特性也有重要的影响，会直接影响制动器的性能，所以对制动器元件温度场和应力场的分析在制动器的设计中具有重要的意义。
制动系统的一般工作原理是，利用与车身（或车架）相连的非旋转元件（摩擦片）和与车轮（或传动轴）相连的旋转元件（制动盘）之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动的趋势。
一般制动器都是通过其中的固定元件（摩擦片）对旋转元件（制动盘）施加制动力矩，使后者的旋转角速度降低，同时依靠车轮与地面的附着作用，产生路面对车轮的制动力以使汽车减速。凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器都成为制动器。
机动车的刹车盘在刹车过程中由于刹车片和刹车盘的摩擦会产生大量的热，生成的热会对刹车片的材料性能和刹车性能产生很大的影响，本例以此为例来分析刹车过程中的热应力。通过Abaqus热力耦合分析获取制动盘和摩擦片温度场、应力场和热变形的分布情况。
刹车盘的材料为钢，外径为135mm，内径为90mm，厚度为6mm；分析过程中根据对称性只选择了一面，及厚度3mm，命名为down-disk；刹车盘基座上的圆环外径为135mm，内径为100mm，厚度为2mm，材料同样的为钢，up-disk；刹车片为树脂加强的复合材料，可以用来提高摩擦效果，厚10mm，内径101.5mm，外径133mm。圆心角30°。
（2）Step By Step 建模操作图文演示https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2opRicBo5nTJnEckqISoXpGwGVwPnn4Zq21c9co2wibrtwzmBIMNHoHr1AlHQWP1m7g3PFsolmbvXWg/640?wx_fmt=png1.
Part模块创建两个part，分别为up-disk和down-disk，利用布尔操作合并为一个part。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDwIBE1TUmompyzJ2cE3XvmcMoibdgQhAOrE4nlCJh0ibvtDfx8rYbb3dQ/640?wx_fmt=png创建制动片pad
https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDHuwBIJA7e6g0qda7CIdtPW9x1qhIOEJZUd2aFGIkcs3ZSfjibF3gtFw/640?wx_fmt=png2.Property模块创建刹车片和刹车盘以及制动片的力学热学性能参数https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDc6NmdDNNY2eFXibVZ3ZYphRiaxwNibyN27TVkZnibdDVpjvRM1pbZc8rQg/640?wx_fmt=pnghttps://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDsjqKV6nKypm9APD6Q5O1eYuOwURBprlJgm4ulUoPlwJqNMldvicWLTg/640?wx_fmt=png创建两个solid截面属性并分别赋予两个part3.Assembly模块进行装配并创建参考点；切分实体以便于划分网格https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDmb15WMk1vgSaCM4m01GXpt79TyRWVMnLtriaZT7KUsmuxw5MpCVyx0Q/640?wx_fmt=png
4. Step模块创建两个热力耦合分析步；时间分别为0.001s和0.015s；修改场变量输出，增加一个制动盘上表面的LE和NT的输出https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDYp3pwa7ZItkjgtScKduIibsT8bOg9FkCqNNgqy8c2nPnYO74GBEM5AA/640?wx_fmt=png5.Interaction模块定义接触属性https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDicibTWPiaHg5N4rEljSuqFRicxmy8jaGGJUZTONwl5KUn08xNjbUARtLvA/640?wx_fmt=png定义接触https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDp4FiakBj4c6m7myIATicjguN2MXM2fmOg8c7RxIPfnSQZTW7dicDNz5cw/640?wx_fmt=png定义薄膜条件（外界传热）https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDias6kcIWvgXIMSmialbrFqFicn6sJjPmyZGvniad88cychk0l06F2yvwgw/640?wx_fmt=png定义刚体约束https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4ID0pR8Cxc0LYAV1jh8sUW13o77JxyPWZUJ2pTsZiaqKFSnfqCRBS8EwRA/640?wx_fmt=png6.Load模块创建载荷，在制动片上施加1.7e6的pressure类型的压力；约束制动盘的背面U3=0；制动片上施加载荷的面约束U1和U2第一个分析步固定内圈，第二个分析步将内圈参考点上的UR3修改为1.04717https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDbtau8eicVA7vwrHAZHgkdPRibI0xl3JAFqWnskiclXTnicibiaXZmibgol0iag/640?wx_fmt=png7.Mesh模块https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDmJoNsnlaRTl3I06BoqROc1C3XddutavQWqhTL9IbVGaKYhrE931shg/640?wx_fmt=png8.Job模块提交求解求客官品鉴Mises应力云图https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDsYRctxWCLFRKxu3iaqrUD1Prrz2b0e0JcicgBHM2myicAS2xRjFoNCk0Q/640?wx_fmt=gif接触压力https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDwTrZNtiadjYkc42icWqd8sdDxCJY2bggicHcbOOOl74pWXG2u6cnUT6Kg/640?wx_fmt=gif温度云图https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDRK5sgFLqgFibqicMc4Ac8tPo2n1PhkejvfoUgc2icvYOC7oqyLcYNMFfA/640?wx_fmt=gif
下期讨论及预告：1.是否考虑热辐射？热对流？以及使用冷却介质进行冷却对结果的影响。https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDy8JuRzW8jPiaKAibqV3GAXXwiaMNicD91NhjUO6IN4dWQfb7wWoD5P5icHw/640?wx_fmt=gifhttps://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/KtibTpniasib2qr3gyBsNHf4IjtbaQ7H4IDbFRCCt8g8TJXyclZU6gpWbvLhp9hnMmwowysCmSznNDAicvoVjnwibrw/640?wx_fmt=gif2.鼓式制动器考虑表面辐射与热交换https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_gif/KtibTpniasib2rUMZytLHnBmHTekAqXJ2P9ojAJlzn1oqNZGHal12qBTdQfbRtOITqtI0K67HWO7NcY2zUwCXMzLA/640?wx_fmt=gif欢
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