制動鼓課程設(shè)計報告--制動鼓簡化模型的有限元分析-預(yù)覽頁
【正文】 度旋轉(zhuǎn)；（4） 制動鼓通過螺栓與輪轂和車輪相連。2） 選擇位移函數(shù) 為了能用節(jié)點位移表示單元內(nèi)任一點位移、應(yīng)力和應(yīng)變，首先假定單元內(nèi)任一點位移是坐標(biāo)的某簡單函數(shù)，稱為位移函數(shù)，即： （）式中：為單元內(nèi)任一點的位移列向量； 為形狀函數(shù)矩陣； 為單元節(jié)點位移列向量。因此，作用在單元上的集中力、體積力以及作用在單元邊界上的表面力，都必須等效地移植到節(jié)點上，形成等效節(jié)點載荷。 求解收斂問題 選擇單元位移函數(shù)時，應(yīng)保證有限元法解的收斂性，即網(wǎng)格逐漸加密時，有限元法解的序列應(yīng)收斂到精確解；或單元尺寸固定時，每個單元的自由度數(shù)越多，其解越趨近于精確解。因此，為模擬一個單元的真實位移，假定單元位移函數(shù)必須包含剛體位移項。單元尺寸足夠小時，單元中各點應(yīng)變趨于相等，單元變形比較均勻，因而常應(yīng)變就成為應(yīng)變的主要部分。如果單元非常小，且在相鄰單元公共節(jié)點處具有相同位移，就能保證它們在整個公共邊界上有相同位移和相鄰單元接近連續(xù)。由節(jié)點力平衡條件可知，匯交于某一節(jié)點i的單元節(jié)點力的總和應(yīng)該等于作用在該節(jié)點上的外力即： （）對于整體結(jié)構(gòu)，則有： （）所以： （）式中為整體坐標(biāo)系下的總剛度矩陣，引入邊界條件進行約束處理，得到以節(jié)點位移為未知數(shù)的基本方程組。首先要凍結(jié)整個模型（運用切片必須使模型處于凍結(jié)狀態(tài) ，后期也不可解凍），然后按照從左往右，從下往上的順序來說，建立的平面依次是 YZ 面，XZ 面，XZ面。從工程數(shù)據(jù)框中可以看出，灰鑄鐵沒有屈服極限，只有強度極限，故知它為脆性材料。如圖 ： 圖 圖 有限元模型求解二維模型的約束和加載，分 2 種單獨情況和其組合情況：螺栓位置處加 fixed support，內(nèi)壁徑向加載 pressure，旋轉(zhuǎn)速度用inertial 中的 rotational velocity。制動鼓在工作時，主要受力面為環(huán)形內(nèi)側(cè)面，并且內(nèi)側(cè)所受的應(yīng)力要大于其它部位的應(yīng)力。 三維軸對稱圖形分析1） 三維實體單元有限元模型建立 在 DM 模塊中，三維實體建模應(yīng)用 imprint face 來完成對約束和載荷位置的標(biāo)記 ，對于內(nèi)壁徑向壓力 的標(biāo)記，應(yīng)首先在 sketch 中內(nèi)壁受載一段重復(fù)畫一段線 ，然后運用 revolve 旋轉(zhuǎn)該線，用 imprint face標(biāo)記旋轉(zhuǎn)面。3） 三維模型網(wǎng)格劃分 在 mesh control 的 method 里，選擇 Hex Dominant Method，對于單元大小，設(shè)置13/1000/2。查看離散單元結(jié)果，得到 solid186 號 20 節(jié)點結(jié)構(gòu)單元和退化后的 solid187 號 10 節(jié)點結(jié)構(gòu)單元。但精確的工程分析結(jié)果，則采用三維實體單元模擬則更為可靠。這些模態(tài)參數(shù)可以由計算或試驗分析取得這樣一個計算或試驗分析過程稱為模態(tài)分析 模態(tài)分析 是研究結(jié)構(gòu)動力特性一種近代方法，是系統(tǒng)辨別方法在工程振動領(lǐng)域中的應(yīng)用。 目標(biāo)參數(shù)的優(yōu)化 輸入?yún)?shù)：DM 中 P1=6，它是制動鼓螺栓孔內(nèi)徑，P2=10，它是制動鼓螺栓沉頭孔內(nèi)徑。 第四章 有限元分析總結(jié)（1）有限元模型的建立包括幾何模型的建立和幾何模型的網(wǎng)格單元劃分兩部分 。并忽略了由摩擦而產(chǎn)生的熱膨脹問題和沿內(nèi)壁切向的摩擦力，也沒考慮到制動鼓的熱衰退性。 第五章 文獻閱讀1. 高性能汽車制動鼓的研究與生產(chǎn)灰鑄鐵具有一定的強度、良好的耐磨性和高的抗熱疲勞性 , 材料和制造成本都較低, 長期以來是汽車制動鼓( 盤) 使用的材料。據(jù)有關(guān)資料介紹 : 當(dāng)制動鼓的硬度滿足190～210 HB,金相組織為95%以上的珠光體時, 其摩擦磨損綜合性能較理想。對制動鼓,約束制動鼓內(nèi)端面的軸向位移及輔助輪輻上中心節(jié)點的位移。利用制動器應(yīng)力測定試驗方法和試驗結(jié)果,采用三種不同的領(lǐng)從蹄上促動力的分配方式,并考慮凸輪轉(zhuǎn)動和摩擦系數(shù)等不同方案,分析了制動力矩在制動過程中的變化規(guī)律,得到與試驗結(jié)果相對應(yīng)的仿真結(jié)果。為了提高汽車制動系統(tǒng)的制動效能和穩(wěn)定性,對其整體進行結(jié)構(gòu)受力分析和有限元分析具有十分重要的價值。二維平面模型不能真實反映制動器的實際工況 ,本文擬采用三維實體建模和有限元方法對鼓式制動器工作狀態(tài)進行模擬分析, 采用柔體接觸模型克服了制動蹄和制動鼓的剛性接觸的難題。文獻：李涵武,董洪偉,杜宏磊,. 2011年06期6. 制動鼓的熱衰退性能有限元分析 制動器長時間在高負(fù)荷狀態(tài)下工作或者在連續(xù)制動的情況下，隨著制動次數(shù)的增加會導(dǎo)致制動力不足以致剎車距離變長的現(xiàn)象就是熱衰退。文獻：—熱分析，上海大學(xué)機電學(xué)院安全斷裂分析研究室 ANSYS軟件華東區(qū)培訓(xùn)； 參考文獻：. 汽車構(gòu)造. 北京: 人民交通出版社,2007；，尹長城，陳艷紅. 基于ANSYS Workbench 學(xué)院學(xué)報，2010；，客車車身結(jié)構(gòu)有限元分析 碩士學(xué)位論文；，馮櫻. ，2011；—熱分析，上海大學(xué)機電學(xué)院安全斷裂分析研究室 ANSYS軟件華東區(qū)培訓(xùn)；第 22 頁 共 24 頁
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