考虑残余应力和制动工况的制动盘热机耦合仿真分析

为了探明残余应力对制动过程中制动盘热机耦合响应状态的影响,在考虑接触压力分布与非均匀热流密度的基础上,利用三维全尺寸制动盘有限元模型进行了不同制动工况组合下的温度位移耦合瞬态仿真分析。结果表明:制动盘从实施制动到散热结束的服役过程中,其热机耦合响应主要沿周向且呈现拉压交替特点;在实施紧急制动和坡道制动时,产生的残余应力会使制动盘周向应力的变化范围增加并呈现偏向于受拉的应力状态;制动盘面残余应力的峰值与温度峰值同步出现,其幅值与制动盘结构和温度的幅值、分布及变化速率有关;通过优化制动盘面温度分布状态可降低制动盘表面温差、减小制动盘面残余应力,提高制动盘服役寿命。研究成果可为制动盘热机耦合受力状态的改善提供参考和工程指导。

基于接触压力分布和非均匀热流密度的列车制动盘热机耦合分析

针对铁路列车制动闸片摩擦块排布方式对制动盘热机耦合响应状态影响显著的问题,提出了一种考虑接触压力分布和非均匀热流密度的热机耦合仿真分析方法。通过在轨道车辆制动性能试验台上进行的制动台架试验,从温度的角度验证了所提方法的正确性。在此基础上,建立了列车全尺寸盘型制动系统有限元仿真分析模型,对现有铁路列车制动闸片摩擦块的排布方式进行了优化分析。结果表明,合理的制动闸片摩擦块排布方式可以显著降低制动盘面的温度和应力峰值,在改善制动盘面温度和应力分布的同时,提供较为优异的制动性能。研究成果可为铁路列车盘型制动系统热机耦合分析提供一种快速有效的仿真分析方法,同时可为铁路列车制动闸片摩擦块的排布优化提供指导方向。