C-SiC復(fù)合材料制動(dòng)盤力學(xué)實(shí)驗(yàn)與仿真優(yōu)化設(shè)計(jì).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(wèn)題不斷加劇，為實(shí)現(xiàn)車輛節(jié)能減排，車輛輕量化成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。本文以汽車盤式制動(dòng)器為主要研究?jī)?nèi)容，由于常規(guī)鑄鐵材料因其密度大，高溫制動(dòng)性能差等缺點(diǎn)導(dǎo)致人們將目光轉(zhuǎn)向新型材料，C/SiC復(fù)合材料因其耐高溫，摩擦穩(wěn)定，密度小等優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注。為此本文對(duì)由碳纖維增強(qiáng)碳化硅基材料制成的汽車盤式制動(dòng)器的制動(dòng)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及仿真優(yōu)化研究。
　　通過(guò)對(duì)自行研制的C/SiC復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)及熱學(xué)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(shè)備獲得了材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值約為材料最大強(qiáng)度的70％，初步確定其作為制動(dòng)材料是可行性。然后將該種材料制作成制動(dòng)盤，對(duì)其進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要檢測(cè)制動(dòng)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(rùn)狀態(tài)下的摩擦系數(shù)穩(wěn)定性，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)C/SiC復(fù)合材料隨著制動(dòng)壓力的增加摩擦系數(shù)出現(xiàn)輕微降低，在高溫下沒(méi)有出現(xiàn)熱衰退現(xiàn)象，同時(shí)在濕潤(rùn)狀態(tài)下摩擦系數(shù)降低小于傳統(tǒng)鑄鐵制動(dòng)盤。
　　在

3、進(jìn)行數(shù)值仿真時(shí)，主要分析了制動(dòng)盤以及粉末冶金制動(dòng)襯片在不同制動(dòng)壓力下的溫度分布以及應(yīng)力分布特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)盤最高溫度出現(xiàn)在制動(dòng)盤與襯片接觸的環(huán)面中心部分，由中心向兩側(cè)逐漸降低，溫度梯度分布呈現(xiàn)由制動(dòng)盤環(huán)面中心向兩側(cè)先升高后降低的特點(diǎn)，并且在較大的制動(dòng)壓力下制動(dòng)盤環(huán)面最高溫度更高，相應(yīng)的溫度梯度也更高。制動(dòng)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(dòng)襯片最高溫度在制動(dòng)過(guò)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(diǎn);

4、制動(dòng)盤的應(yīng)力最大值為34.3MPa，遠(yuǎn)小于材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，最大應(yīng)力出現(xiàn)在制動(dòng)盤的內(nèi)側(cè)，與制動(dòng)襯片接觸的位置，并且在通風(fēng)道處出現(xiàn)了輕微的應(yīng)力集中現(xiàn)象。
　　對(duì)于通風(fēng)盤散熱性能的優(yōu)化，首先確定了六個(gè)設(shè)計(jì)變量，包括通風(fēng)道彎曲半徑、兩端橢圓形開(kāi)口的大小和制動(dòng)盤厚度共6個(gè)設(shè)計(jì)變量;同時(shí)還確定了制動(dòng)盤熱量耗散量為優(yōu)化目標(biāo);使用正交試驗(yàn)方法確定了六個(gè)變量的取值，生成了50組模型并使用fluent進(jìn)行分析，得到了相應(yīng)的散熱量;將設(shè)計(jì)變量與優(yōu)化目