剎車片的案例
基于ANSYS的剎車片環保材料分析研究
一組金屬盤和剎車片組成了汽車制動系統，作為在環境中維持的剛性元件。這里使用的剎車片是由石棉纖維材料制造的，石棉纖維材料會致癌[13]。在制動器操作中，磨損碎片釋放到大氣中并污染環境。剎車片分為三類，即金屬、非金屬[14]和非石棉有機物（NAO）。剎車片的材料對其摩擦類型和磨損質量有重大影響，用于制造剎車片的材料應該穩定且一致。有多種類型的天然纖維可用于各種應用，包括黃麻、亞麻、大 麻[15]、洋麻、劍麻和棉花[16] 。這些纖維可以單獨使用或與合成纖維結合使用，以生產具有改進性能的復合材料。例如，與純合成復合材料相比，天然纖維復合材料可以具有更高的抗沖擊性、拉伸強度和剛度[17]。此外，使用天然纖維有助于減少復合材料行業對環境的影響和碳足跡。
環保摩擦組件用天然纖維取代昂貴的材料。目前，汽車行業正在重新使用天然纖維作為技術應用中的增強材料。天然纖維具有更強的吸音能力，更能抵抗斷裂，并且具有更好的能量管理物理性能。溫室氣體 (GHG) 正在導致氣候迅速變化，進而導致農作物產量下降和人們獲取食物的能力下降。這些溫室氣體排放主要是由于人類活動造成的，例如燃燒化石燃料和農業實踐[18]。
通常對剎車片進行測試以確定對其在應用中的性能很重要的各種屬性。測試過程中可以測量的一些特性包括耐磨性、硬度[19]、[20] 、摩擦系數、壓縮強度、比重、水和油浸泡、拉伸強度、導熱性、盤溫度和停止時間[ 21]。這些測試旨在確保剎車片安全可靠，并在各種條件下都能發揮預期的性能。此外，還可以進行測試以評估不同類型剎車片在特定條件下的性能，例如高速或高溫操作，或在潮濕環境中。本文討論了農業廢物[22]由于其有機性質和豐富性而作為各個行業的寶貴資源的潛力。
展開 Brembo 盤式剎車片的熱變形優化(新)
剎車部件在車輛中是個關鍵零件，關系到車輛行駛的安全，剎車在車輛轉彎，停車，前行中都發揮了重要作用。BREMBO公司利用modeFRONTIER優化盤式剎車片的幾何結構，提高剎車片的性能。剎車片的幾何模型由CATIA V5創建， ICEM劃分網格Patran進行熱變形計算。此計算是一個并行計算。通過優化使得盤式剎車片質量最輕，熱變形最小。設計變量有9個之多，目標有兩個，通過modeFRONTIER更改9個設計變量的大小，自動尋優最終找到Pareto優解。
Hypermesh聯合LS-dyna剎車制動盤仿真分析
圖7 制動盤提取單元示意圖
圖8 制動盤提取單元時間溫度曲線
3.3剎車片溫度云圖分析
提取剎車片不同時刻的溫度云圖進行查看，如圖9所示，由圖可以看出，剎車片隨著制動過程的進行，溫度逐漸升高，并且最高溫度位于剎車片邊緣區域，剎車片溫度最高可以達到267.2度，高于制動盤，這是因為在制動過程中，剎車片一直處于接觸摩擦過程中，對熱換熱較小，以上分析與實際相符。
圖9 剎車片不同時刻溫度云圖
為分析不同區域剎車片的趨勢，提取如圖10所示單元在不同時刻的時間溫度曲線，如圖11所示，由圖可以看出，單元隨著制動過程的進行，溫度不斷升高，并越靠近邊緣，溫度越高，越靠近端部溫度越低：
圖10 剎車片提取單元示意圖
圖11 剎車片不同位置單元溫度時間曲線
3.4制動盤應力云圖分析
提取接觸后制動盤的應力云圖如圖12所示，由圖可見，制動盤應力較大區域也位于接觸區域，在剛柔耦合區域應力也會出現較大，但那些區域不是本文分析對象，不予以考慮，當制動到最大位置時，制動盤應力最大可以達到357Mpa 。
圖12 制動盤不同時刻應力云圖
提取接觸區域一單元進行應力分析，提取單元應力時程曲線如圖13所示，由圖可以看出，在接觸較少時，制動盤的應力較小，并呈正弦波動的形式，隨著剎車片的壓入，接觸應力逐漸增大，最大達到295.7Mpa：
圖13 制動盤不同位置單元應力時間曲線
展開 一文看懂3D打印在剎車制動領域的應用
3D打印剎車片
談到制動器的3D打印，就引出另外一個話題，那就是剎車片的3D打印，汽車剎車片，也叫汽車剎車皮，是指固定在與車輪旋轉的制動鼓或制動盤上的摩擦材料，其中的摩擦襯片及摩擦襯塊承受外來壓力，產生摩擦作用從而達到車輛減速的目的。
根據中國產業信息網，汽車剎車片一般由鋼板、粘接隔熱層和摩擦塊構成。其中，鋼板要經過涂裝來防銹；隔熱層由不傳熱的材料組成；摩擦塊由摩擦材料、粘合劑組成，剎車時被擠壓在剎車盤或剎車鼓上產生摩擦，從而達到車輛減速和制動的目的。由于摩擦作用，摩擦塊會逐漸被磨損，一般來講成本越低的剎車片磨損得越快。摩擦材料使用完后要及時更換剎車片，否則鋼板與剎車盤就會直接接觸，最終會喪失剎車效果并損壞剎車盤。近幾年我國汽車剎車片市場規模快速增長，從2010年的67.66億元增長到2017年的294.15億元，年均復合增長率23.36%。 從目前的情況來看，剎車片企業主要集中在浙江、河北、湖北、廣東、福建等地區，這些地區的產品占全國生產量近80%。如中國剎車片的領軍企業山東金麒麟、山東信義、杭州杭城等。這些企業的產品市場覆蓋率遠遠超過其它品牌。
而高鐵領域的剎車片，國際上只有德國、法國和日本等少數幾個國家能夠生產高速列車制動閘片，其中德國克諾爾公司曾壟斷全球80%以上高鐵剎車片的市場。
根據3D科學谷的市場研究，近幾年，國內高鐵剎車片的研發與生產技術逐步獲得突破，打破了國際公司壟斷的局面，其中包括天宜上佳、貴州新安航空機械、博深工具、北京瑞斯福等。隨著金屬3D打印技術與應用面的深度結合，國內出現了將金屬3D打印技術應用于制動閘片的探索。
展開 
轉子盤式制動器是現代制動系統的關鍵部件
隨車輪旋轉，為剎車片提供夾緊表面。
可以是實心的，也可以是通風的（帶有內部通道），以改善冷卻效果。
制動鉗：
容納剎車片和活塞。
有兩種類型：浮動（滑動）或固定。
對剎車片施加壓力，使其壓向轉子。
剎車片：
摩擦材料，壓向轉子以產生制動力。
由有機復合材料、半金屬化合物或陶瓷等材料制成。
安裝在卡鉗內部。
活塞：
卡鉗內部的圓柱形部件。
由液壓驅動，將剎車片推向轉子。
液壓系統：
包括剎車液、主缸和剎車管路。
將剎車力從剎車踏板傳遞到卡鉗。
展開 基于復模態的制動盤嘯叫分析(ANSYS APDL) ￥9.9
2 分析方法
本例采用三種分析方法進行制動嘯叫分析，通過對比，指出三種分析方法的優劣，供大家在實際項目實施過程中參考：
1、完全非線性攝動模態分析
2、部分非線性攝動模態分析
3、線性非預應力模態分析
方法對比
是否考慮接觸預應力
是否考慮受迫接觸滑移(CMROTATE )
模態分析方法
優點
缺點
完全非線性攝動模態分析
考慮
考慮
線性攝動模態計算
精度最高
考慮應力剛化
計算成本高，有收斂風險
部分非線性攝動模態分析
考慮
考慮
受迫接觸滑移
+線性攝動模態分析
不需要迭代，包含預應力效應
精確
線性非預應力模態分析
不考慮
不考慮
受迫接觸滑移
+線性模態分析
計算效率高
線性問題，無收斂風險
線性假設，忽略應力剛化效應
3 材料參數
本例采用各向同性線彈性材料：
彈性模量
2.0e11Pa
泊松比
0.3
密度
7800Kg/m3
4 模型描述
下圖是一個簡化的制動器裝配模型，剎車墊厚度10mm，剎車片厚度15mm，剎車墊和剎車片內徑分別為250mm和350mm，剎車片和剎車盤之間的摩擦系數為0.3，接觸方式為面-面接觸。
展開 基于ANSYS Workbench的汽車盤式制動器性能分析 ￥15
模型
簡單模型，一個圓盤，上下兩個對稱剎車片。材料選擇不銹鋼材料屬性。
靜力分析
第一步，摩擦接觸，設定剎車片與圓盤之間為摩擦接觸，摩擦系數0.3，behavior為Asymmetric。具體描述如下圖所示;
再插入命令流，獲取摩擦接觸的單元，生成制動盤上的目標單元組件，命令流：esel,s,type,,tid，其中tid為目標單元類型。
具體其中一組單元類型獲取方法：
Esel,s,type,,tid
Cm,c1_r,elem
具體命令流見圖所示;
下來靜力分析，默認時間步為1，選擇自動時間步，最小10步，最大30步，打開幾何大變形。描述如下圖所示：
打開重啟動，選擇Manual，載荷步和子步均選擇ALL，非線性控制選擇，牛頓-辛普森算法選擇Unsymmetric算法，即非對稱算法。
施加圓盤內部圓的固定約束，fix displacement。剎車片約束X和Y方向位移。
兩個剎車片施加Z即即面壓力，壓力載荷1Mpa。具體載荷約束情況下圖所示：
模態分析結果
將靜力分析結果輸入到模態分析系統，選擇靜力分析的Solution單元，右鍵選擇Transfer Data To New-Modal，模態分析設置默認Pre-Stress，表示從靜力分析的最后載荷步和子步重啟進行擾動分析。求解30階模態，求解方法選擇unsymmetric方法。
具體流程見附件word文檔，模型為2022R2版本，需要解壓。里面網格劃分，求解文件都已清空，需要重新計算。
展開 剎車系統的復特征值分析
本實例的目的：通過對簡易剎車系統的復特征值分析，研究摩擦因素是否會引起尖銳噪音（不穩定模態）。
模型說明：簡化的剎車系統由帶摩擦表面和支撐面的剎車片、接觸板組成。模型用實體單元進行網格劃分，剎車片和接觸板的接觸面用彈簧單元（CELAS1）表征，用來測量法向接觸力，接觸面上的摩擦力大小與法向接觸力成正比。用來表征接觸面上的摩擦力與法向位移的剛度矩陣用DMIG文件DMIG.pch輸入。同時，假定剎車片和接觸板一直處于全接觸狀態。剎車片和接觸板都與地面連接約束。
一、導入有限元模型
紅色部分為PLATE，綠色部分為BRAKE_PAD
二、在部件PLATE和部件BRAKE_PAD接觸面間建立彈簧單元（CELAS1）
需要注意的是，這里只對接觸面的法向方向建立彈簧單元，如圖（某一彈簧單元）中c1、c2都只定義3方向。
因此，模型中就有了三個部件，如圖
三、依次為PLATE、BRAKE_PAD和PELAS_10創建材料屬性：
MAT1_1和PSOLID_1為PLATE的材料和屬性，GE代表材單元的材料阻尼系數
Lining和PSOLID_2為BRAKE_PAD的材料和屬性，這里需要注意，因為BRAKE_PAD的材質為各向異性的，所以Lining中Card Image選擇的是MAT9，因此輸入的參數形式也就與MAT1有所區別了，MAT9中材料參數以矩陣的形式輸入，
PELAS_10為部件PELAS_1的屬性，注意，彈簧單元不需要在Material中給定材料參數，在Properity中，Card Image中選擇PELAS。
展開 剎車盤怎么冷卻更高效？CFD仿真來教你！
本周我們來聊聊剎車制動盤冷卻的CFD分析。
首先來了解一下汽車的剎車制動系統，一般制動方式可以分為鼓式制動和盤式制動。
鼓式制動是通過液壓裝置將剎車鼓內的剎車片往外推，使剎車片與剎車鼓之間形成摩擦產生制動效果。其特點是成本低，工作可靠，制動力大，但是散熱較差，抗熱衰退性較弱。目前主要應用在入門級車的后輪制動器，更多的是應用于商用車領域。盤式制動如下圖所示，通過卡鉗將剎車片壓緊制動盤，靠剎車片與制動盤之間的摩擦來實現制動。它的特點是成本較高，散熱好，抗熱衰退性強，制動效果好，目前乘用車基本采用的是這種盤式制動。
根據散熱性能要求的不同，盤式制動還可以分為普通的盤式制動，通風盤式制動和打孔通風盤式制動。普通盤式制動，即沒有通風結構，通常會布置在后制動器上。通風盤式制動，即在普通盤式制動基礎上增加了通風結構，散熱更好，是目前最常見的制動盤形式。而對于一些高性能的跑車，在通風盤基礎上還會增加很多通風孔，進一步提高它的冷卻效果。
保時捷911上的打孔通風制動盤
說完結構原理和分類，我們就要談談什么是制動器的熱衰退性。簡單一些來說，就是溫度升高后制動摩擦副的摩擦系數會降低，制動性能會下降。所以如果一個制動系統的散熱比較好，長時間制動后摩擦副的溫度也不高，那么我們就說這個制動器的抗熱衰退性能較好。
為了提高制動系統的抗熱衰退性，就需要對制動盤進行散熱，有研究表明，制動盤冷卻過程中，有90%的熱量是通過熱對流形式的帶走的，通過熱輻射帶走的熱量則不到10%。因此對制動盤進行合理的設計，組織制動盤周圍氣流，加強其對流散熱能力，是提高制動器制動性能的重要方法。
展開 使用Abaqus完成剎車盤制動嘯叫分析
來看看Abaqus這個案例的模型：
畢竟是剎車盤嘛，長得肯定都差不多。但我覺得Abaqus這個模型確實要比ANSYS家那個模型更接近實際一點。事實也的確如此，這個模型是TRW，天合汽車集團一款真實的盤式制動器的簡化版本。
SIMULIA還在案例文檔里給了個鳴謝。
好，下面正式開始。
剎車片本體使用了各向異性的有機摩擦材料。各向異性材料意思就是彈性系數矩陣D的每一項都可以自己定義。前面幾項參數如圖所示，后面的……看inp文件吧。
剎車盤轉子材料為鑄鐵，其他零件材料為結構鋼。這些都沒啥好說的。
單元類型為C3D6和C3D8I。這個I代表非協調模式。總之是一階六面體單元為主。
接下來定義接觸。Abaqus讀取inp文件的時候提示錯誤，接觸對沒有正確導入。不過沒關系，這個模型的接觸對不算太多。正好學習一下接觸對定義的關鍵字。
在*CONTACT PAIR關鍵字下，第一個寫出的是從表面，第二個是主表面（這和我直覺猜測相反?。Ｋ晕覀儞硕x接觸對即可。一共四個，都是產生嘯叫的滑動摩擦，兩個在正面兩個在背面。
——為啥每一面有兩個接觸對呢？因為，您看這俯視圖，它剎車片就有前后兩個部分~
接下來是邊界條件定義。
剎車片的兩側耳朵處約束x和y方向位移（放開指向剎車盤方向的位移自由度）；
剎車片上施加大小為500的均布壓強（注意這個模型的單位制，質量是kg，長度單位是mm，算起來壓力單位應該是kPa。即0.5MPa）
第一個分析步，剎車片和剎車盤之間沒有摩擦力，只是為了讓它們之間建立接觸。
而第二個分析步，inp文件中使用了*CHANGEFRICTION關鍵字來改變摩擦系數，改為0.3。
展開 2026上海國際汽車易損件及車身部件展覽會
2026上海國際汽車易損件及車身部件展覽會
2026 Shanghai International Auto Parts & Body Components Exhibition
時間：2025年8月12-14日
地點：上海新國際博覽中心
展會介紹：
汽車易損件及車身部件作為汽車后市場的核心組成板塊，涵蓋剎車片、濾清器、潤滑油、輪胎、雨刮片等高頻更換品類，其市場發展直接映射汽車產業的技術迭代與消費升級趨勢。當前，在新能源化、智能化浪潮與環保政策收緊的多重驅動下，全球汽車保有量的持續增長為易損件市場奠定了堅實的需求基礎，尤其在新興市場汽車普及率提升與老舊車輛進入高頻維保周期的雙重推動下，市場規模穩步擴大，新能源汽車后市場潛力加速釋放，熱管理系統配件、輕量化剎車片、固態電池相關組件等新品類，預計未來五年年復合增長成為新的利潤增長極。
為推動汽車易損件及及車身部件領域的技術革新與產業升級，2026上海汽車易損件及車身部件展覽會與2026上海國際汽車創新技術周”于2026年08月14-14日在上海新國際博覽中心舉行，本屆展會將以"創新驅動·智領未來"為主題，匯聚全球頂尖的新產品、新材料、新工藝及智能裝備，搭建國際化經貿交流平臺。依托中國汽車產業的蓬勃發展和全球市場的巨大潛力，展會致力于成為連接技術與市場的金色橋梁。
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【5/30更新】車上這幾個燈亮了，千萬要當心！
這個指示燈不算常見
一旦剎車片磨損指示燈亮起
說明你的剎車片壽命已快到頭了
理論上來說，該燈亮了以后
車子一般能再跑1000公里或更多
但由于不同車主的駕駛習慣不同
所以之后的磨損快慢并不能確定
也就對剎車片報警后能跑多少公里無定論
為了安全，建議大家在出現剎車片報警后
抓緊時間前往4S店或修理廠進行更換
水溫報警 燈
燈亮時應立刻停車并關閉發動機
等待發動機冷卻后
展開 汽車底盤各配件詳細介紹
● 制動系統
(1)剎車盤：同時作用于剎車片使其車輛制動，提供的一個摩擦表面而已。
(2)剎車分泵：提供動力頂動剎車片使其和剎車盤摩擦起制動作用，就是給予剎車勇氣的功能。
(3)剎車片：與剎車盤摩擦達到制動效果。
汽車底盤加強件有哪些呢？
方向前束平衡拉桿(原車必備配件)，設計安裝于兩邊的前輪下擺臂上，控制方向前輪的整體對稱。主要作用是負責前輪的前傾角，保持方向輪的循跡能力。
前輪避震塔塔頂平衡拉桿(港澳俗稱：頂巴，選裝件)，設計安裝于前避震塔塔頂的位置上，主要作用是增強機艙與前部車身的剛性，抵消離心橫向扭力造成的車架形變(嚴重時的形變能造成塔頂撕裂)，改善車輛的過彎能力，提高過彎速度，減小車身受離心力作用而產生的側傾角度。
前底橫梁平衡拉桿(俗稱：前底吧，選裝件)，設計安裝于前橋與車架底盤前方的連接部位，主要作用是增強前底橫梁(前橋)與底盤的連接強度，減小離心力與車身扭曲造成的前橋位移形變，其主要作用同樣是改善過彎性能。
后輪避震塔塔頂平衡拉桿(俗稱：后頂吧，選裝件)，設計安裝于后避震塔塔頂的位置上，主要作用是增強車尾箱的強度，減小車廂后部由于離心力造成的橫向扭曲，減小過彎時車尾部的側傾度，提高車輛過彎性能。
后橋懸掛增強平衡拉桿(俗稱：后底吧，選裝件)，設計安裝于后橋與車架底盤后方的連接位置上，主要作用是加強后橋與車架的連接強度。
車架(車身)，底盤增強平衡拉桿(組件)。底盤加強件如何發揮作用日常環境下，我們的車輛在行駛當中受到路面外來的作用力，會造成車身的扭曲，此時車身剛性越低的車所造成的車身扭曲就會越大。
展開 MBSE架構圖：一種集成系統建模與多學科分析的MBSE開發框架
圖5 定義SysML 原型用于連接SysML模型和工程分析
下面通過一個汽車剎車片設計的示例來描述這種方法。我們的目標是設計一個剎車片，需要滿足幾個性能需求，如剎車距離、生命周期、剎車過程中產生的熱量等。下圖是系統分解的SysML塊定義圖。用SysML中的blocks代表系統的物理實體，每個block都可以有值屬性。圖中箭頭代表整體與部件的關系。例如，brake包含rotor，caliper和pad這些部件。在這個示例中， c++程序和Excel電子表格被用來計算性能和剎車片的成本。
圖6 系統分解(SysML BDD)
2) 將系統架構與需求進行連接，在參數圖中建立屬性與分析模型的連接。
a) 先將系統架構與需求進行連接，建立可追溯性，連接系統性能屬性與需求，在Rhapsody/MagicDraw中建立satisfy關系。
圖7 設置使用Model Center提供的擴展屬性
將需求模塊的Applied Stereotype設置為PropertyBasedRequirement，這些是MBSE Analyzer對SymML 的擴展屬性。
展開 汽油濾清器小知識
輪胎動平衡
15000 換一個空濾 檢查剎車油和助力油防凍液是否虧缺。 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。
20000 換一個空濾 更換汽油濾清器 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。 前后輪胎進行對調，并做四輪定位和輪胎動平衡 檢查更換剎車片（每當換過3次剎車片后，就得更換剎車盤了）
25000 換一個空濾 清洗進氣道和噴油嘴 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。
30000 換一個空濾 更換汽油濾清器 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。 輪胎動平衡 更換剎車油助力油和變速箱油。 更換火花塞（40000時更換也可以，建議升級火花塞，原廠的很次） 更換防凍液
35000 換一個空濾 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。
40000 換一個空濾 更換汽油濾清器 前后輪胎進行對調，并做四輪定位和輪胎動平衡 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。 檢查更換剎車片（每當換過3次剎車片后，就得更換剎車盤了）
45000 換一個空濾 檢查各項液面是否虧缺 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。 清潔進氣道
50000 換一個空濾 更換汽油濾清器 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。 清洗進氣道和噴油嘴 輪胎動平衡
55000 換一個空濾 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。 檢查發動機油底殼密封圈 檢查轉向機油封是否漏油
60000 換一個空濾 更換汽油濾清器 如果用一般機油，應更換機油及機油濾清器。 檢查火花塞是否有積碳 更換剎車油助力油和變速箱油。
濾清器常識
發動機有空氣、機油、燃油三種濾清器，車內有空調濾清器一般稱作“四濾”。它們分別擔負發動機進氣系統、潤滑系統、燃燒系統冷卻系統中介質的過濾。
機油濾清器位于發動機潤滑系統中。
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