[發明專利]一種考慮熱機耦合效應的制動尖叫預測方法

有效

• 申請號: 201710596319.9
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107704644B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 孟德建;張立軍;張狀;李文博;余卓平
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

1.一種考慮熱機耦合效應的制動尖叫預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立關鍵零件自由模態分析有限元模型：

采用三維建模軟件建立制動器各關鍵零件的三維模型，簡化細小結構，對簡化后的模型劃分網格，并定義各零件的材料屬性，構建關鍵零件自由模態分析有限元模型，進行有限元分析，獲取制動器關鍵零部件的自由模態；

2)進行關鍵零件自由模態試驗：

對關鍵零件，包括制動盤和制動塊，進行自由模態試驗，并獲取制動盤和制動塊的模態頻率和模態振型，將自由模態試驗結果與有限元分析結果進行對比，若兩者誤差小于3％則判斷該有限元模型有效，進行步驟3)，否則返回步驟1)；

3)建立制動器復模態分析有限元模型：

建立考慮通風制動盤、制動背板、摩擦襯片、制動鉗與活塞的制動器復模態分析有限元模型，將真實制動盤初始端面跳動與制動盤初始厚薄差賦值到該有限元模型上，并考慮制動器系統各部件的連接關系以及制動器系統的運行狀態，建立力邊界條件；

4)進行低溫工況下制動器模態工況尖叫試驗：

將制動器安裝在制動器慣量試驗臺上，進行低溫工況下制動尖叫試驗，測量轉速、轉矩、制動壓力、制動鉗振動、噪聲、制動盤變形和溫度信號，獲取制動盤溫度和制動盤的變形及噪聲特征；

5)基于低溫工況試驗數據的模型修正：

根據低溫工況試驗的噪聲特征，對步驟3)中的復模態仿真模型進行修正，使復模態仿真模型的仿真結果與低溫工況的試驗結果相符合，精度達到85％以上；

6)建立制動器瞬態熱機耦合分析模型：

考慮制動器摩擦特性半經驗模型和制動盤初始厚薄差和端面跳動，建立制動器瞬態熱機耦合分析模型，并在制動器復模態分析有限元模型的基礎上定義熱邊界條件，并在制動盤內、外摩擦襯片和內、外制動背板的對流表面施加熱對流邊界條件，在拖滯和緊急制動模式下進行有限元仿真，獲得制動過程中的熱機耦合效應，并獲取熱機耦合效應引起的制動盤厚薄差變化；

7)構建高溫工況下制動尖叫復模態仿真模型：

根據步驟6)獲取的熱機耦合仿真結果，將典型溫度下制動盤和摩擦襯片的節點應力、應變和接觸壓力作為邊界條件導入到步驟3)中的復模態仿真模型中，構建高溫工況下制動尖叫復模態仿真模型；

8)進行高溫工況下制動器模態工況尖叫試驗：

將制動器安裝在制動器慣量試驗臺上，進行高溫工況下制動尖叫試驗，測量轉速、轉矩、制動壓力、制動鉗振動、噪聲、制動盤變形和溫度信號，獲取制動盤溫度和制動盤的變形及噪聲特征；

9)基于高溫工況試驗數據的模型修正：

根據高溫工況試驗的噪聲特征，對高溫工況下制動尖叫復模態仿真模型進行修正，使高溫工況下制動尖叫復模態仿真模型的仿真的結果與高溫工況的試驗試驗結果相符合，提高模態頻率預測的準確率；

10)不同溫度尖叫頻率分析：

根據修正后的制動尖叫復模態仿真模型，根據不同溫度下的制動器系統的不穩定復特征值進行預測。

2.根據權利要求1所述的一種考慮熱機耦合效應的制動尖叫預測方法，其特征在于，所述的步驟3)中，考慮制動器系統各部件的連接關系包括制動盤與內側摩擦襯片的接觸關系、制動盤與外側摩擦襯片的接觸關系、內側制動背板與內側摩擦襯片的粘接關系、外側制動背板與外側摩擦襯片的粘接關系、內側制動背板與活塞剛性面的接觸關系以及外側制動背板與制動鉗指剛性面的接觸關系。

3.根據權利要求1所述的一種考慮熱機耦合效應的制動尖叫預測方法，其特征在于，所述的步驟3)中，力邊界條件為制動盤Hat端面、內側與外側制動背板施加的約束。

4.根據權利要求1所述的一種考慮熱機耦合效應的制動尖叫預測方法，其特征在于，所述的步驟6)中，制動過程中的熱機耦合效應包括制動盤和摩擦襯片的應力場、應變場、接觸壓力、溫度場和熱變形。

5.根據權利要求1所述的一種考慮熱機耦合效應的制動尖叫預測方法，其特征在于，所述的步驟10)中，通過不同溫度下的制動器系統的不穩定復特征值表征該時刻的制動尖叫傾向。

6.根據權利要求1所述的一種考慮熱機耦合效應的制動尖叫預測方法，其特征在于，所述的步驟6)中，熱機耦合效應引起的制動盤厚薄差變化DTV_T表達為制動時間t和圓周角的函數。