《仿生制动盘表面温度场与应力场的计算机模拟》.pdf

V01．48 第48卷第17期 机械工程学报 NO．17 2012年9月 A Sep． 2012 JOURNALOFMECHNICALENGINEERING DoI：10．3901，JME．2012．17．121 仿生制动盘表面温度场与应力场的计算机模拟半 杨肖1 张志辉1 王金田2 张宝玉1 王亮1 常芳3 任露泉1 (1．吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130022； 2．中国北车长春轨道客车股份有限公司技术中心长春 130062； 3．吉林大学材料科学与工程学院长春130022) 摘要：根据天然生物与生俱有的高效散热原理，设计三种可抑制温升，从而预防磨损和疲劳的仿生车辆制动盘，并建立三维 计算模型。借助于有限元分析软件ANSYS，研究比较这三种表面形态的仿生制动盘和常规制动盘在紧急制动工况下，温度 场和应力场的大小及变化趋势。结果表明，仿生制动盘能够降低制动盘表面的温度梯度和应力集中，从而可减小由于循环应 力而导致的热疲劳趋势，其降低幅度从大到小依次为具有网格状凹槽的仿生制动盘、具有放射状凹槽的仿生制动盘和具有环 形凹槽的仿生制动盘。摩擦生热降低和散热性的提高是温度梯度下降的主要原因。该模拟研究为今后仿生制动盘的优化设计 和试验研究提供了重要参考依据。 关键词：仿生制动盘磨损热疲劳温度场应力场计算机模拟 THll7 中图分类号：TB24 ofBionicBrakeDiskSurfaces Simulation Computer and Stress Temperature z Ⅵ硝NGJintian Xia01ZHANGZhihuil ZHANG YANG Baoyul ⅥANG CHANGREN Lian91 Fang’ Luquanl Bionic of of 1 of MinistryEducation，Jilin 30022； (1．KeyLaboratoryEngineering Vehicles NorthernLocomotiveand Stock 2．Technology Railway Co．，Ltd．，China Rolling Center,Changchun In