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基于三维模型的制动盘温度场和应力场计算 被引量：70
1
作者 丁群 谢基龙 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期34-38,共5页
提出了一种以三维循环对称有限元模型计算制动过程中制动盘温度场和应力场的方法。讨论了温度场和应力场有限元分析时载荷和边界条件的确定 ,以及变材料常数的处理。利用大型有限元软件 ANSYS建立了制动盘的三维对称循环有限元模型 ,对... 提出了一种以三维循环对称有限元模型计算制动过程中制动盘温度场和应力场的方法。讨论了温度场和应力场有限元分析时载荷和边界条件的确定 ,以及变材料常数的处理。利用大型有限元软件 ANSYS建立了制动盘的三维对称循环有限元模型 ,对一种制动盘进行了计算和分析 。 展开更多
关键词 三维模型 制动盘 温度场 应力场 计算 列车
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快速列车盘型制动热过程有限元分析 被引量：49
2
作者 赵海燕 张海泉 +2 位作者 汤晓华 林健 蔡志鹏 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期589-592,共4页
制动热过程分析对于列车制动盘的结构设计及寿命评估具有重要意义。该文对160km.h-1快速列车制动盘温度场进行了数值计算,重点讨论了制动加载方式、制动工况和环境温度对制动盘瞬态温度场的影响。将闸片与制动盘的摩擦生热等效为瞬时移... 制动热过程分析对于列车制动盘的结构设计及寿命评估具有重要意义。该文对160km.h-1快速列车制动盘温度场进行了数值计算,重点讨论了制动加载方式、制动工况和环境温度对制动盘瞬态温度场的影响。将闸片与制动盘的摩擦生热等效为瞬时移动面热源,建立了循环对称制动盘有限元分析模型,进而采用MSC.Marc有限元软件分析了制动盘瞬时温度场的三维分布特征及制动盘工作面的热循环历程。结果表明:由于接触区的温度不均匀性,采用均布制动载荷方式不利于闸片的均匀磨损;混合制动模式下对制动盘产生瞬时尖峰热冲击;制动盘内的瞬时温度梯度及温度变化速率具有基于环境温差的整体平移特性。 展开更多
关键词 制动盘 瞬态温度场 移动热源 有限元分析
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高速列车合金锻钢制动盘温度场仿真分析 被引量：49
3
作者 李继山 林祜亭 李和平 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期45-48,共4页
紧急制动时的制动盘温度状况与其使用寿命密切相关,而如何准确预测制动盘摩擦表面的温度及温度场分布成为研究摩擦制动盘表面磨损、金相转变及热裂纹的关键技术。本文提出了一种把热辐射系数折算成对流换热系数的方法,建立了锻钢制动盘... 紧急制动时的制动盘温度状况与其使用寿命密切相关,而如何准确预测制动盘摩擦表面的温度及温度场分布成为研究摩擦制动盘表面磨损、金相转变及热裂纹的关键技术。本文提出了一种把热辐射系数折算成对流换热系数的方法,建立了锻钢制动盘三维循环对称有限元模型、热输入数学模型及对流散热数学模型。用平均轴制动功率法,对高速列车“中华之星”在270 km/h紧急制动时制动盘温度场分布进行仿真。仿真结果表明,高速列车实施紧急制动时,制动盘摩擦升温最高可达935℃,且高温区域集中在制动盘摩擦表面的中部区域。在1∶1制动动力台进行紧急制动试验,试验结果与仿真数据比较接近,从而验证了该模型的有效性,为制动盘应力场分析及其结构参数优化提供了直接依据。 展开更多
关键词 高速列车 制动盘 材料非线性 仿真分析
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制动工况参数对制动盘摩擦温度场分布的影响 被引量：39
4
作者 林谢昭 高诚辉 黄健萌 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2006年第1期45-48,共4页
车用盘式制动器是车辆中的重要零件.在紧急制动过程中,制动压力、整车参数以及轮胎与路面间附着系数之间的关系对制动器摩擦温度场分布有重要的影响.通过有限元仿真,探讨不同制动工况参数对瞬时温度场分布的影响.结果表明:如果忽略制动... 车用盘式制动器是车辆中的重要零件.在紧急制动过程中,制动压力、整车参数以及轮胎与路面间附着系数之间的关系对制动器摩擦温度场分布有重要的影响.通过有限元仿真,探讨不同制动工况参数对瞬时温度场分布的影响.结果表明:如果忽略制动过程中摩擦热流强度的变化,会给温度场模拟带来较大的偏差.制动初始动能和摩擦力增长过程是影响盘表面温度场的关键因素. 展开更多
关键词 摩擦温度场 制动工况 制动盘 有限元
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机车制动盘三维瞬态温度场与应力场仿真 被引量：39
5
作者 杨莺 王刚 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第10期1257-1260,共4页
基于三维循环对称有限元模型,提出了机车制动盘制动过程中温度场和应力场的计算方法。讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法。同时运用有限元软件ANSYS7进行了制动盘及相关部件三... 基于三维循环对称有限元模型,提出了机车制动盘制动过程中温度场和应力场的计算方法。讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法。同时运用有限元软件ANSYS7进行了制动盘及相关部件三维瞬态温度场和应力场的仿真与分析。仿真结果表明:在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220℃;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程;制动盘系统各部分的最大热应力-时间曲线变化规律不一致,但均满足材料强度要求。仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性。 展开更多
关键词 制动盘 温度场 应力场 有限元 仿真
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基于摩擦功率法的列车制动盘瞬态温度场分析 被引量：38
6
作者 张乐乐 杨强 +1 位作者 谭南林 李卫京 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期99-104,共6页
针对在已有的制动盘瞬态温度场模拟中,摩擦表面摩擦生热热流密度的计算没有考虑摩擦热流在摩擦面上分布的差异,提出用摩擦功率法及摩擦副周向接触长度确定制动盘摩擦面摩擦生热热流密度的方法。根据温度场分析时的载荷和边界条件,建立... 针对在已有的制动盘瞬态温度场模拟中,摩擦表面摩擦生热热流密度的计算没有考虑摩擦热流在摩擦面上分布的差异,提出用摩擦功率法及摩擦副周向接触长度确定制动盘摩擦面摩擦生热热流密度的方法。根据温度场分析时的载荷和边界条件,建立制动初速200 km.h-1条件下列车紧急制动过程中制动盘瞬态温度场的有限元模型并进行数值分析,结果表明:在制动过程中,制动盘高温区域集中在制动盘摩擦半径至外径区域,温度最高可达289.9℃;摩擦热流对盘体内径附近区域的影响较小;能反映出制动盘和闸片周向接触长度径向分布对制动盘表面温度场分布产生的影响。 展开更多
关键词 制动盘 温度场 摩擦功率法 有限元 模拟计算
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高速列车制动盘材料的研究现状与展望 被引量：31
7
作者 盛欢 王泽华 +3 位作者 邵佳 钱坤才 周泽华 吴射章 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期1-5,42,共6页
在国内外高速列车中,传统的制动盘材料主要包括铸铁、铸钢和锻钢,钢质制动盘的制备工艺成熟,性能稳定,但质量大,不能满足列车轻量化和向更高速度发展的需要;碳/碳纤维复合材料、铝基复合材料和陶瓷材料具有密度小、比热容大等优点,但要... 在国内外高速列车中,传统的制动盘材料主要包括铸铁、铸钢和锻钢,钢质制动盘的制备工艺成熟,性能稳定,但质量大,不能满足列车轻量化和向更高速度发展的需要;碳/碳纤维复合材料、铝基复合材料和陶瓷材料具有密度小、比热容大等优点,但要成功应用于高速列车制动盘仍有一些问题尚待解决;此外,简要介绍了制动盘材料的表面强化技术;最后,根据不同制动盘材料的优缺点,对我国制动盘材料的发展方向提出了一些建议。 展开更多
关键词 高速列车 制动盘 复合材料
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和谐号动车组基础制动装置 被引量：22
8
作者 韩晓辉 李继山 +1 位作者 李业明 赵春光 《铁道机车车辆》 北大核心 2011年第5期52-54,60,共4页
和谐号动车组基础制动装置是高速列车在制动系统其他制动措施失效情况下的最后一道安全保障。在分析高速动车组基础制动装置基本要求的基础上,介绍了和谐号动车组基础制动装置的工作原理、组成、选型原则及试验方法。
关键词 动车组 基础制动 夹钳单元 制动盘 闸片
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高速列车锻钢制动盘温度场特征的实验研究 被引量：20
9
作者 张谦 常保华 +2 位作者 王力 都东 王延哲 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期81-85,共5页
为了研究我国自主研制开发的高速列车合金锻钢制动盘在制动过程中所承受的热载荷，在1：1制动动力试验台上进行220，270，300km·h^-1叫的3种初速度下的制动试验，并利用红外热像仪对制动过程中制动盘表面的温度场进行观测。结果表... 为了研究我国自主研制开发的高速列车合金锻钢制动盘在制动过程中所承受的热载荷，在1：1制动动力试验台上进行220，270，300km·h^-1叫的3种初速度下的制动试验，并利用红外热像仪对制动过程中制动盘表面的温度场进行观测。结果表明：在制动过程中，盘面温度分布先由制动初期的带状升温扩展成面状，再由面状降温退缩形成团状热斑；盘面温度在制动过程中经历了急速上升、快速下降和缓速下降3个阶段；盘面最高温度随制动初速度的增加（220-300km·h^-1）而增大（700-1200℃）。 展开更多
关键词 制动盘 温度场 红外热像 热斑 高速列车
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高速列车制动盘裂纹现状调查分析 被引量：20
10
作者 李继山 李和平 林祜亭 《铁道机车车辆》 2005年第6期3-5,共3页
对我国高速列车“中华之星”及“先锋号”上用的制动盘裂纹现状进行全面调查。分析了制动盘裂纹剖面的宏观形貌特征,并对制动盘裂纹萌生和扩展机理进行探讨。发现裂纹剖面宏观形貌特征与制动盘疲劳裂纹扩展规律之间存在一定的关联,为制... 对我国高速列车“中华之星”及“先锋号”上用的制动盘裂纹现状进行全面调查。分析了制动盘裂纹剖面的宏观形貌特征,并对制动盘裂纹萌生和扩展机理进行探讨。发现裂纹剖面宏观形貌特征与制动盘疲劳裂纹扩展规律之间存在一定的关联,为制动盘寿命评估提供了新的思路。 展开更多
关键词 高速列车 制动盘 热裂纹 扩展机理
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300km/h高速列车高纯净锻钢制动盘材料的研究 被引量：18
11
作者 芦金宁 韩建民 +2 位作者 李荣华 李卫京 王润志 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期108-111,共4页
通过严格控制有害物质成分、优化锻造与热处理工艺制备,由机械性能、冲击韧性和疲劳性能试验及金相观察验证了高纯净锻钢材料优良的性能,满足了高速列车制动盘的要求。
关键词 高速列车 制动盘 锻钢
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高速动车组制动盘瞬态温度与应力场计算 被引量：21
12
作者 夏毅敏 薛静 +1 位作者 姚萍屏 暨智勇 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1334-1339,共6页
针对高速动车组制动盘在制动过程中因温度急剧上升,使制动盘受热膨胀产生热应力,最终出现热裂纹而导致制动盘失效的问题,根据热传导理论、弹性力学变分原理及热应力理论,分析制动盘在各界面上产生的热传导、对流和辐射换热以及受热膨胀... 针对高速动车组制动盘在制动过程中因温度急剧上升,使制动盘受热膨胀产生热应力,最终出现热裂纹而导致制动盘失效的问题,根据热传导理论、弹性力学变分原理及热应力理论,分析制动盘在各界面上产生的热传导、对流和辐射换热以及受热膨胀产生的热应力。依据实际几何尺寸,建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,考虑弹性模量、比热容、导热系数和线胀系数等材料参数随温度变化的影响,利用大型有限元分析软件ANSYS模拟制动盘的制动过程,分析计算制动盘温度与应力的分布,并通过试验得到验证。仿真结果表明:高速动车组在时速为200 km/h下紧急制动,制动后40 s制动盘最高温度达到416℃,制动后60 s最大应力达到651 MPa,所设计的制动盘满足强度许用应力要求。 展开更多
关键词 动车组 制动盘 温度场 应力场 有限元
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现代轨道交通刹车材料的发展与应用 被引量：21
13
作者 曲选辉 章林 +4 位作者 吴佩芳 释加才让 曹静武 任淑彬 刘婷婷 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期1-9,共9页
分析了轨道交通车辆用盘形制动装置中闸片/制动盘组成的摩擦副的工作条件及其对材料的要求,介绍了铸铁闸片、树脂基闸片、铁基和铜基粉末冶金闸片的性能特点及适用领域,重点分析了粉末冶金闸片各组元的功能及摩擦磨损性能调控机制.基于... 分析了轨道交通车辆用盘形制动装置中闸片/制动盘组成的摩擦副的工作条件及其对材料的要求,介绍了铸铁闸片、树脂基闸片、铁基和铜基粉末冶金闸片的性能特点及适用领域,重点分析了粉末冶金闸片各组元的功能及摩擦磨损性能调控机制.基于制动盘热斑形成机理,阐明了闸片形状与排布对制动盘热源分布的影响规律.阐述了铸铁、铸钢、锻钢、金属基复合材料和C/C复合材料制动盘的研究进展,并指出了现代轨道交通刹车材料设计与制造的研究热点及研究方向. 展开更多
关键词 轨道交通 制动闸片 制动盘 粉末冶金 摩擦性能
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开箱时间对灰铸铁制动盘铸态组织的影响 被引量：17
14
作者 贺关水 王光见 +1 位作者 曹刚 岳殿亮 《现代铸铁》 CAS 2023年第1期18-22,26,共6页
研究了含有Cr、Mo、Cu元素的灰铸铁制动盘微观组织与开箱时间的关系,结果发现:开箱时间较短时,制动盘靠近冒口附近区域容易产生贝氏体、屈氏体、残余奥氏体及马氏体组织,从而使得局部硬度过高而不均匀,且车削指标不易控制;开箱时间大于... 研究了含有Cr、Mo、Cu元素的灰铸铁制动盘微观组织与开箱时间的关系,结果发现:开箱时间较短时,制动盘靠近冒口附近区域容易产生贝氏体、屈氏体、残余奥氏体及马氏体组织,从而使得局部硬度过高而不均匀,且车削指标不易控制;开箱时间大于一定时间时,基体组织在圆周方向上基本全部为珠光体组织,硬度分布均匀;最终确定能够稳定控制这种灰铸铁材料制动盘微观组织均匀稳定和硬度分布均匀的开箱时间不低于60 min。 展开更多
关键词 灰铸铁 制动盘 铸态组织
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摩擦副结构与制动盘温度关系的试验与模拟研究 被引量：20
15
作者 高飞 孙野 +1 位作者 杨俊英 符蓉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第19期182-188,共7页
摩擦副结构是影响制动盘温度分布的重要因素之一。针对闸片形状为圆形、三角形和六边形三种结构的摩擦副,采用制动试验台进行了速度为50~250 km/h的制动试验,并利用ABAQUS软件数值模拟了三种摩擦副不同工况条件下制动盘温度场的变化过... 摩擦副结构是影响制动盘温度分布的重要因素之一。针对闸片形状为圆形、三角形和六边形三种结构的摩擦副,采用制动试验台进行了速度为50~250 km/h的制动试验,并利用ABAQUS软件数值模拟了三种摩擦副不同工况条件下制动盘温度场的变化过程。结果表明：数值模拟温度场与试验测试结果具有良好的相似性。摩擦副结构对盘面温度分布的影响程度与制动条件密切相关,其结构形式对制动盘面温度的影响程度在制动初期最为明显,且随制动初速度和制动压力的增加而增加。这缘于闸片结构的不同导致了摩擦面摩擦弧长分布的不同,随制动速度升高和压力增加,摩擦弧长的差异起到了放大能量差别的作用,从而表现制动盘温度分布对闸片结构的敏感程度增加。 展开更多
关键词 摩擦 制动盘 温度场 闸片
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城际快速列车铸钢制动盘三维瞬态温度场和应力场仿真分析 被引量：20
16
作者 周素霞 孙晨龙 +2 位作者 赵兴晗 秦震 赵方 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期33-38,共6页
为了新型城际动车组铸钢材料制动盘能满足热容量要求,建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,考虑弹性模量、热导率、热膨胀系数和比热容等材料参数随温度变化的影响。采用间接耦合方法,利用有限元分析软件ANSYS,仿真不同制动初速度下... 为了新型城际动车组铸钢材料制动盘能满足热容量要求,建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,考虑弹性模量、热导率、热膨胀系数和比热容等材料参数随温度变化的影响。采用间接耦合方法,利用有限元分析软件ANSYS,仿真不同制动初速度下连续两次紧急制动时制动盘摩擦热负荷产生的瞬时温度场及热应力分布。仿真结果表明:不同制动初速度下温度变化规律相似,但初速度高的温升高;制动盘摩擦升温最高为388.615℃,最大热应力为598.14MPa,通过比较,远低于铸钢材料许用温度和许用应力,能满足新型城际动车组的运行要求;铸钢制动盘是一种较为理想的制动材料,为结构设计与选材提供了理论依据。 展开更多
关键词 制动盘 瞬态温度场 热应力 快速列车
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制动盘(鼓)研究现状与发展趋势 被引量：11
17
作者 朱育权 马保吉 杜亚勤 《西安工业学院学报》 2001年第1期73-79,共7页
对制动盘 (鼓 )的国内外研究现状作了较全面的综述 ,从制动盘 (鼓 )的材料、制动盘 (鼓 )与摩擦片间的接触、制动过程中摩擦表面的温度等多方面进行了探讨 .提出了能够适应高速制动中的摩擦高温 ,并具备环保与节能特征的摩擦制动盘 (鼓 )
关键词 制动盘 制动鼓 摩擦 接触 汽车 研究现状 发展趋势
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高速列车锻钢制动盘热疲劳裂纹耦合扩展特性研究 被引量：19
18
作者 石晓玲 李强 +1 位作者 宋占勋 杨广雪 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期126-132,共7页
据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制... 据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制动盘热疲劳裂纹扩展的主要原因。在此基础上,建立制动盘盘面的裂纹网格,研究了裂纹扩展过程中的应力强度因子和多裂纹耦合扩展规律。通过研究发现对于给定的载荷条件,不同初始形状比时,裂纹前缘应力强度因子的分布规律存在一定的规律性,随着裂纹的扩展,裂纹形状趋于扁平化;多裂纹扩展时,裂纹间距越小,裂纹间的相互作用越明显,扩展速度越快;但受制动盘结构和尺寸限制,共线裂纹数越多,每条裂纹扩展到临界值时的应力强度因子越小。 展开更多
关键词 高速列车 制动盘 热疲劳裂纹 残余应力 应力强度因子 耦合扩展
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提速客车制动盘热应力有限元分析 被引量：13
19
作者 郑剑云 郭晓晖 +2 位作者 包子骞 卢笛 何正禄 《机车车辆工艺》 2002年第3期4-6,27,共4页
对客车制动盘盘体进行了热应力有限元分析 ,计算了制动过程中盘体的温度变化和分布以及盘体的热应力分布。同时 ,对导热率、比热容和线胀系数等有关材料属性进行不同方案的对比分析 ,给制动盘结构设计和新型盘体材料的开发研究提供了参考。
关键词 列车 客车 制动盘 热应力 有限元分析
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铁路列车制动盘常用材料的热疲劳性能研究 被引量：16
20
作者 王文静 谢基龙 +1 位作者 李强 韩建民 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期40-41,58,共3页
采用自行设计的热疲劳试验装置,试验研究了铁路列车制动盘常用的几种材料的热疲劳性能,并初步分析了影响热疲劳性能的各因素,为制动盘选材提供了依据。
关键词 热疲劳 机车制动盘 铁路列车
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