C-SiC復合材料制動盤力學實驗與仿真優(yōu)化設計.pdf

1、隨著汽車使用量的不斷增加，能源和環(huán)境等一系列問題不斷加劇，為實現(xiàn)車輛節(jié)能減排，車輛輕量化成為人們關注的重點。本文以汽車盤式制動器為主要研究內(nèi)容，由于常規(guī)鑄鐵材料因其密度大，高溫制動性能差等缺點導致人們將目光轉向新型材料，C/SiC復合材料因其耐高溫，摩擦穩(wěn)定，密度小等優(yōu)點受到關注。為此本文對由碳纖維增強碳化硅基材料制成的汽車盤式制動器的制動性能進行了實驗及仿真優(yōu)化研究。
　　通過對自行研制的C/SiC復合材料進行力學及熱學性能分析

2、，得到了材料的一些物理性能，并使用聲發(fā)射設備獲得了材料的強度設計值約為材料最大強度的70％，初步確定其作為制動材料是可行性。然后將該種材料制作成制動盤，對其進行臺架實驗，實驗主要檢測制動盤的摩擦穩(wěn)定性，涉及到不同壓力及速度下的摩擦系數(shù)，不同溫度以及干燥濕潤狀態(tài)下的摩擦系數(shù)穩(wěn)定性，通過試驗發(fā)現(xiàn)C/SiC復合材料隨著制動壓力的增加摩擦系數(shù)出現(xiàn)輕微降低，在高溫下沒有出現(xiàn)熱衰退現(xiàn)象，同時在濕潤狀態(tài)下摩擦系數(shù)降低小于傳統(tǒng)鑄鐵制動盤。
　　在

3、進行數(shù)值仿真時，主要分析了制動盤以及粉末冶金制動襯片在不同制動壓力下的溫度分布以及應力分布特點，發(fā)現(xiàn)制動盤最高溫度出現(xiàn)在制動盤與襯片接觸的環(huán)面中心部分，由中心向兩側逐漸降低，溫度梯度分布呈現(xiàn)由制動盤環(huán)面中心向兩側先升高后降低的特點，并且在較大的制動壓力下制動盤環(huán)面最高溫度更高，相應的溫度梯度也更高。制動盤環(huán)面周向溫度分布不均勻，且在接觸邊緣位置溫度梯度比較大;制動襯片最高溫度在制動過程中先升高后降低，整體溫度分布呈現(xiàn)前低后高的分布特點;

4、制動盤的應力最大值為34.3MPa，遠小于材料的強度設計值，最大應力出現(xiàn)在制動盤的內(nèi)側，與制動襯片接觸的位置，并且在通風道處出現(xiàn)了輕微的應力集中現(xiàn)象。
　　對于通風盤散熱性能的優(yōu)化，首先確定了六個設計變量，包括通風道彎曲半徑、兩端橢圓形開口的大小和制動盤厚度共6個設計變量;同時還確定了制動盤熱量耗散量為優(yōu)化目標;使用正交試驗方法確定了六個變量的取值，生成了50組模型并使用fluent進行分析，得到了相應的散熱量;將設計變量與優(yōu)化目