大功率盘式制动器摩擦制动机理及多物理场仿真分析

本书系统介绍大功率盘式制动器摩擦制动机理及摩擦制动过程中的多物理场仿真分析技术，内容包括制动表面微观摩擦特性研究、制动闸片微尺度磨损机理研究、大功率盘式制动器制动过程热-结构耦合分析、大功率盘式制动器制动过程动力学分析、大功率盘式制动器制动过程中制动稳定性分析和大功率盘式制动器摩擦-热-振动耦合分析。

前言
第1章 绪论 1
1.1 盘式制动器简介 1
1.1.1 盘式制动器分类 1
1.1.2 盘式制动器主要零部件 2
1.1.3 盘式制动器工作原理 4
1.1.4 盘式制动器应用领域 5
1.2 大功率盘式制动器制动机理研究现状及发展趋势 8
1.2.1 摩擦磨损领域 8
1.2.2 多物理场耦合作用领域 16
1.2.3 动态特性及可靠性领域 16
1.2.4 研究发展趋势 20
参考文献 23
第2章 制动表面微观摩擦特性研究 28
2.1 风电制动器微观形貌制动过程分析 28
2.2 基于分形理论粗糙表面的表征 30
2.2.1 基于W-M分形函数粗糙表面建模 30
2.2.2 粗糙表面粗糙度的评定基准 33
2.2.3 粗糙表面微观模型的粗糙度表征 36
2.2.4 粗糙表面摩擦热-力分析 38
2.3 初始磨损阶段微观表面制动仿真分析 41
2.3.1 制动材料参数 41
2.3.2 双粗糙制动表面模型的建立 43
2.3.3 制动表面温度场分析 44
2.3.4 制动表面应力场分析 47
2.4 稳定磨损阶段微观表面制动仿真分析 50
2.4.1 单粗糙制动表面模型的建立 50
2.4.2 制动表面温度场分析 52
2.4.3 制动表面应力场分析 60
参考文献 65
第3章 制动闸片微尺度磨损机理研究 66
3.1 制动闸片磨粒磨损机理分析 66
3.1.1 制动过程磨粒磨损工况分析 66
3.1.2 磨粒磨损过程中的微尺度效应 67
3.1.3 微尺度磨粒模型 69
3.2 制动闸片磨粒磨损模型的建立 69
3.2.1 磨粒磨损微尺度模型的建立 69
3.2.2 磨粒磨损理论模型的建立 71
3.2.3 制动参数范围的确定 76
3.3 划擦型磨粒磨损仿真分析 79
3.3.1 基于微尺度效应的划擦型磨粒磨损仿真模型建立 79
3.3.2 划擦型磨粒磨损仿真结果分析 81
3.3.3 制动参数对划擦型磨粒磨损的影响 89
3.3.4 基于微尺度效应的低周期疲劳磨损仿真模型建立 91
3.3.5 低周期疲劳磨损仿真结果分析 92
3.4 刻划型磨粒磨损仿真分析 97
3.4.1 基于微尺度效应的刻划型磨粒磨损仿真模型建立 97
3.4.2 刻划型磨粒磨损仿真结果分析 98
3.4.3 制动参数对刻划型磨粒磨损的影响 103
3.4.4 磨粒磨损仿真过程磨损量分析 105
参考文献 108
第4章 大功率盘式制动器制动过程热-结构耦合分析 109
4.1 大功率盘式制动器热-结构耦合方法 109
4.1.1 大功率盘式制动器热传导方程的建立 109
4.1.2 制动过程的有限元计算方法 111
4.1.3 基于速度梯度循环法的热流密度加载方法 114
4.1.4 基于位移梯度循环法的温度场数值模拟方法 116
4.2 制动闸片热-结构耦合分析 119
4.2.1 基于速度梯度循环法的制动闸片耦合场模型建立 120
4.2.2 制动闸片瞬态热-结构耦合有限元分析 121
4.2.3 制动参数对制动闸片瞬态耦合场的影响分析 126
4.3 制动盘热-结构耦合分析 133
4.3.1 基于位移梯度循环的制动摩擦副耦合场模型建立 133
4.3.2 制动盘瞬态热-结构耦合有限元分析 134
4.3.3 制动器惯性试验台架试验验证 142
4.3.4 制动参数对制动盘瞬态耦合场的影响分析 146
参考文献 151
第5章 大功率盘式制动器制动过程动力学分析 153
5.1 多体系统动力学理论 153
5.1.1 多刚体系统动力学理论 153
5.1.2 多柔体系统动力学理论 155
5.1.3 多体系统动力学求解步骤 158
5.2 大功率盘式制动器多柔体动力学模型的建立 159
5.2.1 大功率盘式制动器模型简化方法 159
5.2.2 大功率盘式制动器总成三维模型的建立 160
5.2.3 制动器机械总成多柔体动力学模型的验证 162
5.3 制动过程中制动闸片受力分析 165
5.3.1 初始制动转速对制动闸片受力的影响 165
5.3.2 弹簧制动力对制动闸片受力的影响 167
5.3.3 制动副间摩擦系数对制动闸片受力的影响 168
5.4 制动过程中制动器主要构件动态特性分析 169
5.4.1 制动参数对制动弹簧动态特性的影响 169
5.4.2 制动参数对补偿机构动态特性的影响 172
5.4.3 制动参数对制动钳动态特性的影响 175
5.4.4 补偿机构对制动可靠性的影响分析 181
5.4.5 不同制动参数对制动过程的影响分析 185
5.4.6 大功率盘式制动器刚柔耦合模型的试验验证 194
参考文献 196
第6章 大功率盘式制动器制动过程中制动稳定性分析 197
6.1 制动稳定性研究方法 197
6.2 热-结构耦合作用下制动闸片动态特性分析 199
6.2.1 初始制动转速对制动闸片动态特性的影响 199
6.2.2 弹簧制动力对制动闸片动态特性的影响 201
6.2.3 制动副间摩擦系数对制动闸片动态特性的影响 203
6.3 热-结构耦合作用下制动盘动态特性分析 205
6.3.1 初始制动转速对制动盘动态特性的影响 205
6.3.2 弹簧制动力对制动盘动态特性的影响 206
6.3.3 制动副间摩擦系数对制动盘动态特性的影响 207
6.4 制动过程中制动盘频率谱分析 208
6.4.1 初始制动转速对制动盘频率谱的影响 209
6.4.2 弹簧制动力对制动盘频率谱的影响 210
6.4.3 制动副间摩擦系数对制动盘频率谱的影响 211
6.5 制动参数对制动稳定性的影响 212
6.5.1 初始制动转速对制动稳定性的影响 212
6.5.2 弹簧制动力对制动稳定性的影响 214
6.5.3 制动副间摩擦系数对制动稳定性的影响 215
参考文献 216
第7章 大功率盘式制动器制动过程摩擦-热-振动耦合分析 217
7.1 大功率盘式制动器摩擦-热-振动耦合方法 217
7.1.1 制动过程中的摩擦-热-振动耦合基本方法 217
7.1.2 制动器摩擦-热-振动耦合模型建立 217
7.1.3 摩擦-热-振动耦合与热-结构耦合结果对比分析 220
7.2 制动闸片摩擦-热-振动耦合分析 223
7.2.1 制动闸片瞬态温度场的有限元分析 223
7.2.2 制动闸片瞬态应力场的有限元分析 225
7.2.3 制动参数对制动闸片瞬态耦合场的影响分析 228
7.3 制动盘摩擦-热-振动耦合分析 236
7.3.1 制动盘瞬态温度场的有限元分析 236
7.3.2 制动盘瞬态耦合场的有限元分析 240
7.3.3 制动参数对制动盘瞬态耦合场的影响分析 243
参考文献 251