基于ABAQUS的列车盘型制动的温度场分析

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Analysis on Temperature Field of Train Disc Brake Basedon ABAQUSWang Guoshun(Dalian Jiaotong University，Dalian Liaoning 1 16028，China)Abstract：The influences of rotating speed and the friction radius，height and shape，and place form of braking blockon the temperature field of the brake disc and brake block were simulated by the finite element analysis SOftware ofABAQUS.The results show that with the increase of crankS rotating speed，the brake disc and brake blockS temperaturesare increased，and the distribution of high temperature region is changed from stripe to speckle.The reason is that with theincrease of revolving speed，the vibration between the friction pairs is aggravated，and the local contact was produced tocause the high temperature.There is an inflection point of temperature in the thickness direction of brake disc，with theincrease of the distance to the friction surface，the temperature is declined rapidly，and in the distance of 3～6 mm to thefriction surface，the change of temperature is not obvious.The change of brake block height or shape has no obvious influ-ence on the brake disc temperature，while the placement form of the triangle brake block has influence on temperature dis-tribution。

Keywords：disk brake；temperature field；brake block制动过程就是将列车动能转化为其他形式的能量 ，在紧急制动时，要在短时间内通过盘式制动元件耗散制动所产生的巨大热能，这对制动元件就有着很高的要求。制动盘和闸片在制动过程中温度场的变化过程很难采用试验的方法得到，应用有限元理论模拟制动盘和制动闸片的温度变化情况是-种有效手段 ，因此，采用数值模拟方法分析和掌握制动过程温度的变化规律-直得到人们的重视 。文献 [4]采用基金项目：国家973计划资助项 目 (2011CB612205)；教育部博士基金资助项 目 (20102124110002)。

收稿日期：2012-09-13作者简介：王国顺 (1965～)，男 ，博士，副教授 ，研究方向为结构振动与摩擦磨损.E-Inail：wanggsfur###yahoo.coin.cnABAQUS软件，采取传统的热分配率法在摩擦速度和作用力较低时，分析了二维和三维制动系统的温度情况，结果证 明是非常准确 的。文献 [5]采用 Marc软件对 160 km/h列车制动盘的 1/4模型进行分析，提出面热源内的热流分布具有周期性、间歇性和衰减性，与闸片有效接触的制动盘表面瞬时温度呈锯齿状变化，形成疲劳载荷谱和循环热负荷。文献 [6]通过建立高速机车制动盘的传热数学模型，利用 AN-SYS有限元程序 ，对 200 km/h机车制动盘及联接件进行了温度尝应力场数值模拟，并分析了制动盘瞬态温度、应力大邪梯度的分布规律。文献 7-81利用 ANSYS软件建立了制动盘的三维对称循环有限元模型，计算了制动过程中制动盘温度惩应力场，讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法。以上这润滑与密封 第 38卷(a)嘲形制动块、 ∞ 0d吕(b)三角形角对摩擦方向图 10 制动盘沿厚度方向的温度曲线Fig 10 Curves of temperature variation in depth3 结论(1)随摩擦速度的提高，制动盘和制动块温度升高，高温区的分布由条带状向斑点状转变，原因在于随摩擦速度增加 ，摩擦副间的震动程度加剧，从而容易造成局部接触而形成局部高温。

(2)制动盘温度在厚度方 向上存在-个拐点，随深度增加 ，制动盘温度快速下降，在超过拐点后 ，温度变化不明显。

(3)制动块高度、形状改变 ，对制动盘温度无明显影响。三角形制动块的放置形式对制动块温度分布有影响。