高速列車制動盤溫度場和熱振動分析.pdf

1、列車制動過程本質上是個能量轉換的過程。盤形制動裝置的作用是將列車運動時的動能轉化為熱能,從而達到使列車減速或停車的目的。隨著列車運行速度的提高,動能急劇增加,制動時產生的熱能也大大增加,巨大的制動熱負荷使制動盤產生很大熱應力,這些熱應力往往比制動盤所受到的機械應力大很多,制動過程中制動盤的溫度及熱應力分布對制動盤熱裂紋的出現直接產生影響,不均勻的溫度場和熱應力導致了制動盤的振動,引起制動盤的抖動和噪聲,嚴重影響制動盤的制動性能。研究盤式

2、制動器的溫度場、熱應力和熱振動具有重要的意義。
　　(1)高速列車制動盤的溫度場分析。本文采用微分求積法和龍格庫塔法相結合的方式,分析了速度為300km/h列車在緊急制動工況下制動盤的溫度場,先計算制動盤沿厚度方向的一維溫度場,并與解析解對比,從而驗證算法的有效性;然后分析了制動盤沿徑向溫度場分布,并討論了材料、動壓力和隨溫度變化物性參數等對制動盤溫度場的影響。
　　(2)制動盤熱應力場的分析。本文采用有限元算法,分析了由制

3、動盤瞬態(tài)溫度場和離心體積力共同作用導致的熱應力場。由于計算中需要用到溫度場的計算結果,因此制動盤溫度場的網格劃分可以直接應用在應力場計算中。為丁驗證程序的正確性,本文引入兩個算例,并將計算結果與解析解對比。并進一步分析了不同材料、動壓力等對制動盤熱應力場的影響。
　　(3)制動盤熱振動的分析。前面計算已經求得制動盤在整個制動過程中的溫度場和熱應力場,這部分將采用微分求積法分析制動盤在熱應力場和離心體積力作用卜-的熱振動特性。先計算