刹车盘热应力分析技术详解

一、前处理

1、模型介绍

刹车盘模型主要包括制动盘和制动钳，本例中的模型全部采用六面体网格划分，网格划分方法可以参考本公众号之前的一篇文件《基于ANSA的六面体网格划分技巧》。有限元模型如下图所示：

2、创建Rigid body

通过创建Rigid body来控制刹车盘的转动，在ANSA中创建步骤如下：ABAQUS控制面板>AUXILIARIES>R.BODY，结果如下图所示：

3、制动盘材料参数设置

制动盘材料参数设置项主要包括：密度、热膨胀系数、弹性模量、泊松比、比热容、热传导系数。

4、制动钳材料参数设置

制动钳材料参数设置项主要包括：密度、热膨胀系数和温度关系、弹性模量以及泊松比和温度关系、比热容、热传导系数。

二、求解设置

1、分析步设置

分析步类型选择显示动力学，Step-1设置时间为0.001，Step-2设置时间为0.01，Step-1用于压力计算，Step-2用于摩擦生热计算。

2、接触属性设置

接触属性设置项主要包括：Tangential Behavior、Normal Behavior、Thermal Conductance、Heat Generation。

3、接触对设置

接触类型选择Surface-to-Surface，接触属性选择上一步创建的。

4、载荷施加

对制动钳施加压力，使其和制动盘紧密贴合。

5、约束施加

制动盘约束Z向，制动钳约束X、Y向，旋转中心施加弧度值。

6、初始温度场设置

初始温度场主要用于设置工作环境温度值大小。

三、计算结果

1、位移云图如下图所示：

2、应力云图如下图所示：

3、温度云图如下图所示：

4、某个节点的时间和温度变化曲线如下图所示：

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