制動盤模態(tài)特性及其影響因素分析.pdf

1、制動盤是制動系統(tǒng)的主要構件，其性能的優(yōu)劣直接影響汽車行駛安全性，同時，車輛制動時，如果激勵頻率與制動盤固有頻率接近則會引起共振，產生劇烈的振動和噪聲，影響乘座舒適性。因此分析制動盤的模態(tài)特性及其影響因素進而研究其動力學特性十分必要，可預測制動盤與制動系統(tǒng)發(fā)生相互影響的可能性，通過結構的優(yōu)化設計避開共振，提高車輛制動的安全性、可靠性和舒適性。而高精度的有限元模型是結構動力學分析和優(yōu)化設計的基礎，可根據(jù)試驗模態(tài)分析結果對有限元模型進行修正，

2、并對有限元模態(tài)參數(shù)與試驗模態(tài)參數(shù)進行相關性分析，獲得準確的制動盤有限元模型，同時也為分析制動盤的幾何尺寸及材料參數(shù)對模態(tài)特性的影響提供模型基礎。
　　本文采用APDL參數(shù)化語言建立制動盤有限元模型，并對其進行有限元模態(tài)分析，獲得無阻尼固有頻率和模態(tài)振型。然后對制動盤進行試驗模態(tài)分析，分別采用最小二乘復指數(shù)法（LSCE）和多參點最小二乘復頻域法（LSCF）結合穩(wěn)態(tài)圖和復模態(tài)指示函數(shù)識別制動盤的重根模態(tài)，獲得準確的試驗模態(tài)參數(shù)。在進一

3、步的對有限元模態(tài)參數(shù)和試驗模態(tài)參數(shù)進行相關性分析的基礎上，針對有限元與試驗模態(tài)固有頻率相對誤差較大的問題，采用基于靈敏度分析的參數(shù)型修正方法將制動盤有限元模型修正轉化為固有頻率仿真值與試驗測量值相對誤差最小的優(yōu)化問題，通過修正彈性模量，密度和泊松比等材料特性參數(shù)使前九階固有頻率最大相對誤差由-9.23％降到-2.19%，且修正后的有限元模態(tài)振型與試驗模態(tài)振型間互模態(tài)置信準則（Cross MAC）對角線元素值均接近于1，表明修正后的有限元

4、模型精度高。在此基礎上，通過改變幾何尺寸及材料參數(shù)分析其對制動盤模態(tài)特性的影響。由分析可知，制動盤徑向總尺寸，內盤徑向尺寸，中空雙層盤體軸向總尺寸，散熱輻條的分布密度和尺寸、彈性模量和密度對制動盤前九階模態(tài)固有頻率影響較大，可通過修改對制動盤模態(tài)固有頻率影響較大的幾何尺寸和材料參數(shù)來改變其模態(tài)特性，為進一步的制動盤優(yōu)化設計及制動噪聲控制指明了方向。值得一提的是，在進行制動盤模態(tài)振型相關性分析時，為消除有限元模態(tài)分析和試驗模態(tài)分析對應重根

5、模態(tài)振型之間的夾角誤差，實現(xiàn)模態(tài)相關性的準確定量分析，基于模態(tài)振型方程，揭示了不同模態(tài)模型重根模態(tài)振型夾角誤差產生機理，提出了修正循環(huán)對稱結構模態(tài)振型相關性的新方法。首先計算各階重根模態(tài)有限元模態(tài)振型與試驗模態(tài)振型Cross MAC初值得到夾角誤差；在此基礎上確定出對應的旋轉角度和節(jié)點數(shù)；最后對有限元模態(tài)振型進行旋轉匹配并計算得到修正后的Cross MAC值。該方法可用于修正循環(huán)對稱類結構的重根模態(tài)振型相關性，且相比于已有的循回群和初等