ABAQUS培训案例之刹车盘热应力分析

ABAQUS培训案例之刹车盘热应力分析

图1  模型

经过两个热分析案例，相信大家对纯热分析有了基本的了解。今天要跟大家分享的是刹车盘的热应力耦合分析。如图1所示，模型由3部分组成，一个是旋转盘rotor，刹车压片pad，及肋板。刹车盘工作过程中，由于摩擦生成大量热，使各部件温度升高，进而影响材料性能及应力分布。下面详解每个步骤的设置。

目标：材料热学和力学参数的定义，热学接触设置，散热设置。

材料：定义了两种材料，steel及pad，pad材料参数随温度而变化，如表中所示（SI单位）。建立solid 截面属性，并分配给相应part。

图2 材料参数

分析步设置：本案例设置了两个Dynamic, Temp-disp, Explicit分析步，step-1用来在pad上施加均布压力，分析时长0.001S。step-2是模拟转盘在刹车片压力作用下减速过程，分析时长0.0042S。

图3 分析步设置

相互作用设置：定义了五种相互作用，一是通用接触，接触属性里设置摩擦系数随温度变化，二是设置换热Surface film condition为0.1，热沉温度20，三是辐射散热Surface radiation,发射系数0.6，四是将转盘刚体约束，五采用tie约束连接肋板和转盘，如下图所示。

图4 相互作用设置

边界条件：预定义场设置所有区域初始温度为20；初始分析步约束两侧pad的U2和U3自由度，约束刚体参考点的速度边界条件。第一个分析步，分别给两侧的刹车片施加10的压力，并建立采用ramp幅值曲线。第二个分析步将刚体参考点VR1转动速度修改为250。

图5 边界条件

         进入网格划分模块，注意选用C3D8RT单元，建立job，提交分析。求解后，图6是刹车片的温度和应力分布云图。大家应该知道怎么获取节点的温度曲线了，我就不多讲了。根据本模型可以修改成可变形体进行模拟，看看会是什么样！

图6 温度及应力分布云图