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概况
利用Workbench仿真平台对某汽车用刹车盘进行热结构耦合计算。分别计算刹车
盘在紧急制动，b=6.2m/s²的紧急制动下刹车盘的温度分布，和连续两次紧急制动下刹
车盘的温度分布，并进行热结构耦合，分析刹车盘的热应力分布情况。
模型介绍
刹车盘几何模型如图1所示，由制动盘和铸铁底盘组成。有限元网格模型见图2
图1刹车盘几何模型
图2有限元网格模型
网格总数为109386，节点总数为87240。材料属性分别如下，密度为7850Kg/m^3
表1制动盘材料属性
温度（℃）25200400600800
弹性模量（GPa）200181164140107
泊松比0.280.280.280.280.28
温度（℃）20300400500600
比热容（J/g·℃）0.4190.5810.6220.6630.718
比热容（J/Kg·℃）419581622663718
温度（℃）0100300500700900
导热系数（W/m·℃）48.5846.0641.8737.6834.2131.89
温度（℃）0200400600800
-6
热膨胀系数（10/℃）1111.41414.715
载荷边界条件
在瞬态热分析中边界条件见图3、4，
图3对流换热系数加载示意
对流换热系数按照如下所示方法进行计算：
热流密度的加载示意如图4，刹车盘两面均加载热流密度。
图4、热流密度加载示意
热流密度按照如下所示方法进行计算：
计算结果
工况一，一次紧急制动计算结果。制动速度为120Km/h，制动加速度为6.2m/s²，制动
时间为5.38s，载荷示意图见图5。计算参数如上。
图5对流换热系数曲线图(W/M^2*°c)
图6热流密度曲线图（W/m^2）
图7刹车过程中的最高温度变化曲线
图8最大时刻的温度分布云图
由上述计算结果可知，最终刹车盘上的最高温度为126.56°，刹车过程中刹车盘的最高
温度在2.9s时达到了152.25°。刹车盘的允许温度升为640°，屈服强度为840MPa，目前
的计算结果表明温度不会超过许用温度。对刹车盘的进行热结构耦合，热应力随时间变化的
趋势如下图所示，最大等效应力为385.29MPa，小于材料屈服应力，说明在紧急刹车下材料
不会破坏。
图10应力计算结果
图11应力云图分析
如下为刹车盘的位移变形计算结果，随着刹车过程，刹车盘的最大位移变形量一直增加。随
着刹车的结束，增加边的平稳，最终
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