汽車制動盤ansys分析的案例
基于復(fù)模態(tài)的制動盤嘯叫分析(ANSYS APDL) ￥9.9
1 背景介紹
在汽車制動過程中剎車盤和剎車片之間的摩擦?xí)饎x車盤劇烈而持續(xù)的振動，從而導(dǎo)致噪音。目前針對制動嘯叫的主要理論有：摩擦特性理論、自鎖-滑動理論、模態(tài)耦合理論、統(tǒng)一理論等。
制動噪音大致可以分為以下三類：
1 低頻噪音：出現(xiàn)頻率往往在1000Hz以下，聲音較為低沉，多為“咯嚓”聲；
2 低頻尖響：制動過程中發(fā)生尖叫，多在1000~6000Hz之間；
3 高頻尖響：頻率一般為7000Hz以上，多表現(xiàn)為“嘰嘰”聲。
本案例通過ANSYS APDL模態(tài)分析中的復(fù)模態(tài)分析，確定結(jié)構(gòu)中的不穩(wěn)定模態(tài)，不穩(wěn)定模態(tài)的出現(xiàn)說明制動盤系統(tǒng)非穩(wěn)定，可能出現(xiàn)制動噪聲。如果系統(tǒng)阻尼比為正，則在制動過程中振動能量將被耗散，振幅越來越小，系統(tǒng)區(qū)域穩(wěn)定，不產(chǎn)生制動噪聲；如果系統(tǒng)阻尼比為負(fù)，制動過程中振幅不斷增大，振動能量不耗散反而不斷增大，出現(xiàn)自激勵振動現(xiàn)象，系統(tǒng)非穩(wěn)定，可能出現(xiàn)制動噪聲。
展開 ABAQUS制動盤熱力耦合分析（雙制動片） ￥3
制動盤采用中性軸算法進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
求解器：
隱式溫度-位移耦合；打開幾何非線性開關(guān)
三種情況下打開非線性開關(guān)：幾何非線性（大變形）；材料非線性（非線性材料）；邊界非線性/狀態(tài)非線性（接觸）。
最大增量步數(shù)：1000；最大溫度變化范圍：10℃。
連接關(guān)系構(gòu)建：
定義切向接觸的摩擦系數(shù)：0.1；法向接觸默認(rèn)硬接觸；摩擦生熱的轉(zhuǎn)換系數(shù)默認(rèn)為1。
主從面接觸選擇原則：主面選擇大面，從面選擇小面。
接觸狀態(tài)為正接觸。
約束：創(chuàng)建一個(gè)中心參考點(diǎn)并與制動盤的內(nèi)孔面創(chuàng)建coupling耦合約束以此來實(shí)現(xiàn)后續(xù)制動盤轉(zhuǎn)動的定義。
邊界條件設(shè)定：
1.位移邊界條件：制動盤的轉(zhuǎn)動
2.載荷邊界條件：制動片對制動盤的壓力
3.預(yù)定義邊界條件：制動片與制動盤的初始溫度的設(shè)定
制動盤的溫度云圖
制動片的溫度云圖
下一帖預(yù)告：軋制/旋壓仿真。
展開 基于Workbench的汽車剎車制動盤摩擦生熱問題的仿真
摩擦制動器工作時(shí)，剎車盤在摩擦力作用下停止運(yùn)動，然而靠摩擦產(chǎn)生的熱量使摩擦片溫度升高，影響其使用性能，本文基于ANSYS Workbench軟件對該實(shí)例進(jìn)行模擬。
注：本實(shí)例僅僅為仿真方法，由于參數(shù)未知顧各種參數(shù)均為假設(shè)
分析模塊采用瞬態(tài)動力學(xué)求解模塊，建立模型，劃分網(wǎng)格，設(shè)置邊界條件，求解，查看結(jié)果。
仿真模型
剎車盤和摩擦片如圖所示，便于網(wǎng)格劃分，剎車盤分為兩部分，另外采用對稱方式，取一半模型
網(wǎng)格劃分
網(wǎng)格如圖所示
對稱設(shè)置
選擇剎車盤的盤面設(shè)置為對稱，如圖
將模型的單元更改為226耦合場單元
et,matid,226,11 ！設(shè)置關(guān)鍵字為11，表示自由度包含溫度temp
接觸設(shè)置
將摩擦片和摩擦盤之間的接觸設(shè)置為frictional 摩擦系數(shù)調(diào)整為0.2
摩擦關(guān)鍵字設(shè)置為keyop,cid,1,1，考慮溫度
方程設(shè)置為增強(qiáng)拉格朗日方程，stiffness update設(shè)置為each iteration
旋轉(zhuǎn)設(shè)置
設(shè)置圓孔中心為鉸鏈旋轉(zhuǎn)，如圖
邊界條件
添加鉸鏈驅(qū)動為旋轉(zhuǎn)角度驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)3圈，共1080度
添加摩擦片的位移約束，將摩擦片四邊設(shè)置為XY方向0位移，Z向可動
添加摩擦片上表面受力4000.N
設(shè)置步長
設(shè)置為三步，步長設(shè)置為100，10，1000，時(shí)間共4秒時(shí)間
添加求解設(shè)置
/solu
alls
tref,0 ！參考溫度為0度
trnopt,full
timint,off,struc ！
展開 基于ABAQUS剎車盤制動熱應(yīng)力分析
本案例目的在于如何在ABAQUS中實(shí)現(xiàn)剎車盤制動熱應(yīng)力簡單仿真分析，類似的案例在技術(shù)鄰中有不少，寫這個(gè)帖子的目的在于討論整個(gè)仿真過程中遇到的問題以及如何去解決。本案例的幾個(gè)難點(diǎn)：材料參數(shù)的設(shè)置，約束和加載，接觸的定義。在這里重點(diǎn)討論接觸的定義，以及在接觸設(shè)置中存在的問題。
本案例的討論將持續(xù)完善！對本案例感興趣的朋友，麻煩點(diǎn)個(gè)贊，并在下方留下你的郵箱，集滿40個(gè)贊，模型將統(tǒng)一發(fā)到各位的郵箱，謝謝！
ABAQUS中B31焊點(diǎn)創(chuàng)建：紅色圓圈處是為了創(chuàng)建的焊點(diǎn)（首先沿著B31單元的方向，在最近的殼單元上獲得一個(gè)投影點(diǎn)（projectpoint);然后在投影點(diǎn)與B31單元的節(jié)點(diǎn)之間通過一個(gè)剛性梁單元(rigidbeam)連接，從而將投影點(diǎn)的位移、力和力矩傳遞到B31單元的節(jié)點(diǎn)。）
幾種焊點(diǎn)分析對比：
展開 
Hypermesh聯(lián)合LS-dyna剎車制動盤仿真分析
擅長領(lǐng)域：dyna/abaqus/hypermesh
專家檔案: http://www.yqgqt.org.cn/content/other/1586
歡迎留言回復(fù)或提問，有協(xié)作需要的請點(diǎn)擊專家主頁中的“咨詢”
這是系列案例，后期將會有更多案例推出，歡迎大家關(guān)注并點(diǎn)贊～
1 前沿
摩擦制動器工作時(shí)，運(yùn)動部件在運(yùn)動過程中，由于接觸所產(chǎn)生的摩擦?xí)沟媚Σ粮痹臏囟壬撸鴾囟壬邔Σ牧系男阅軈?shù)有影響，對摩擦副的摩擦學(xué)特性也有重要的影響，會直接影響摩擦制動器的性能，所以對摩擦制動器元件溫度場的分析在制動器的設(shè)計(jì)中具有重要的意義。在傳統(tǒng)的摩擦表面溫度場分析中，大都簡單地假設(shè)摩擦熱產(chǎn)生于相互接觸的摩擦副表面，并且人為地預(yù)先將熱流分配于相互摩擦的摩擦副的表面上，同時(shí)，熱流在兩摩擦副之間的分配是隨時(shí)間而改變的。為了更好的研究制動器元件在工作過程中的溫度場的變化，采用著名的顯示動力學(xué)計(jì)算軟件ANSYS LS-DYNA對制動器進(jìn)行熱固耦合分析。
LS-DYNA是國際著名的非線性動力分析軟件，是功能齊全的幾何非線性（大位移，大轉(zhuǎn)動和大應(yīng)變），材料非線性和接觸非線性程序，LS-DYNA程序有二維和三維熱分析模塊，可以進(jìn)行穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)的熱分析，和熱固耦合分析，可以處理熱傳導(dǎo)，對流和輻射各種熱問題，在焊接，沖壓，鍛壓及碰撞過程中可方便的參考熱問題（如塑形能轉(zhuǎn)化為熱能的問題）及熱應(yīng)力問題等。摩擦制動器在工作過程中不僅有制動盤的大位移非線性，而且有制動盤和摩擦片的接觸非線性，并且隨著摩擦產(chǎn)生的熱會使得制動盤和摩擦片溫度均大幅升高，使得其材料性能參數(shù)發(fā)生變化，涵蓋了幾何非線性，接觸非線性，材料非線性等眾多非線性因素，因此選擇LS-DYNA軟件對制動器的工作原理及溫度場進(jìn)行仿真研究。
展開 使用Abaqus完成剎車盤制動嘯叫分析
在Abaqus的提交作業(yè)界面，直接定義基于inp的作業(yè)，提交這個(gè)brake_squeal.inp是可以正確分析的。
然而在Abaqus/CAE界面導(dǎo)入這個(gè)inp時(shí)卻出現(xiàn)了錯(cuò)誤提示：
首先，接觸面沒有能夠在Abaqus/CAE界面成功導(dǎo)入。因?yàn)樾枰峁┟鎖d；
其次，*MOTION關(guān)鍵字沒有被inp文件閱讀器支持，所以未被導(dǎo)入。
來看看Abaqus這個(gè)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(gè)模型確實(shí)要比ANSYS家那個(gè)模型更接近實(shí)際一點(diǎn)。事實(shí)也的確如此，這個(gè)模型是TRW，天合汽車集團(tuán)一款真實(shí)的盤式制動器的簡化版本。
SIMULIA還在案例文檔里給了個(gè)鳴謝。
好，下面正式開始。
剎車片本體使用了各向異性的有機(jī)摩擦材料。各向異性材料意思就是彈性系數(shù)矩陣D的每一項(xiàng)都可以自己定義。前面幾項(xiàng)參數(shù)如圖所示，后面的……看inp文件吧。
剎車盤轉(zhuǎn)子材料為鑄鐵，其他零件材料為結(jié)構(gòu)鋼。這些都沒啥好說的。
單元類型為C3D6和C3D8I。這個(gè)I代表非協(xié)調(diào)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(shí)候提示錯(cuò)誤，接觸對沒有正確導(dǎo)入。不過沒關(guān)系，這個(gè)模型的接觸對不算太多。正好學(xué)習(xí)一下接觸對定義的關(guān)鍵字。
在*CONTACT PAIR關(guān)鍵字下，第一個(gè)寫出的是從表面，第二個(gè)是主表面（這和我直覺猜測相反啊）。所以我們據(jù)此定義接觸對即可。一共四個(gè)，都是產(chǎn)生嘯叫的滑動摩擦，兩個(gè)在正面兩個(gè)在背面。
——為啥每一面有兩個(gè)接觸對呢？因?yàn)椋催@俯視圖，它剎車片就有前后兩個(gè)部分~
接下來是邊界條件定義。
展開 多盤制動器的摩擦分析
最近小弟正用ansys做一個(gè)多盤制動器的摩擦分析，多盤制動器的結(jié)構(gòu)和離合器的差不多，我做的是三組轉(zhuǎn)動盤和四組定盤構(gòu)成6對摩擦副，相互擠壓通過動盤于定盤間的摩擦實(shí)現(xiàn)制動。由于摩擦副太多，要是用三維模型分析的話計(jì)算量太大，模型也較為復(fù)雜，看過一篇博士論文也做的相類似的制動器，他采用熱機(jī)耦合的軸對稱單元plane13，進(jìn)行了熱機(jī)分析，可小弟我怎么也做不出來，無法施加繞對稱軸y軸的轉(zhuǎn)動。希望得到高人指點(diǎn)。附上我做的6對摩擦副的接觸壓力分布圖。先謝了！
附件地址：http://download.caenet.cn/ShowInfoDetail.aspx?ID=7801
展開 基于ANSYS Workbench的汽車盤式制動器性能分析 ￥15
靜力分析
第一步，摩擦接觸，設(shè)定剎車片與圓盤之間為摩擦接觸，摩擦系數(shù)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(biāo)單元組件，命令流：esel,s,type,,tid，其中tid為目標(biāo)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(rèn)時(shí)間步為1，選擇自動時(shí)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(nèi)部圓的固定約束，fix displacement。剎車片約束X和Y方向位移。
兩個(gè)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(tài)分析結(jié)果
將靜力分析結(jié)果輸入到模態(tài)分析系統(tǒng)，選擇靜力分析的Solution單元，右鍵選擇Transfer Data To New-Modal，模態(tài)分析設(shè)置默認(rèn)Pre-Stress，表示從靜力分析的最后載荷步和子步重啟進(jìn)行擾動分析。求解30階模態(tài)，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(wǎng)格劃分，求解文件都已清空，需要重新計(jì)算。
展開 基于Deform-3D的制動盤轂工藝分析
制動盤轂是高速列車上的重要零件，是典型的薄壁、寬徑、深孔類復(fù)雜鍛件。利用Deform-3D模擬軟件對制動盤轂進(jìn)行數(shù)值模擬，對成形過程的速度場、溫度場、應(yīng)力場、應(yīng)變場及打擊力進(jìn)行了分析，揭示了盤轂鍛造過程的成形規(guī)律。模擬結(jié)果表明，盤轂通過擠壓的方式成形，連皮處溫度下降嚴(yán)重，也是變形抗力最大的位置，最終成形結(jié)果良好，工藝方案及設(shè)備選型合理。
制動盤轂是高速列車制動系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，直接影響著高速列車的運(yùn)行品質(zhì)和行車安全。制動盤轂毛坯圖如圖1所示，材質(zhì)為德國牌號C45E鋼，其最大外徑為332mm，最小壁厚為25.5mm，高度為156mm，是典型的薄壁、寬徑、深孔類鍛件。由于盤轂零件外形尺寸較為復(fù)雜，傳統(tǒng)的試錯(cuò)法，會增加制造成本，延長試制周期，因此采用有限元分析技術(shù)揭示制動盤轂的成形規(guī)律，對實(shí)際生產(chǎn)試制提供指導(dǎo)是十分必要的。
模擬方案制定
根據(jù)我公司現(xiàn)有設(shè)備，鍛壓設(shè)備選擇8000t螺旋壓力機(jī)，由于螺旋壓力機(jī)承受偏載的能力差，不能采用預(yù)鍛＋終鍛的鍛造方案。設(shè)計(jì)的鍛造方案為在8000t螺旋壓力機(jī)上鐓粗＋終鍛一火次的鍛造方案，采用中頻感應(yīng)爐進(jìn)行加熱。由于8000t生產(chǎn)線現(xiàn)有中頻感應(yīng)器的限制，選用坯料尺寸為φ170mm，坯料加熱溫度為1200℃，模具預(yù)熱溫度為200℃，坯料鐓粗至160mm高后放置在終鍛模中心，進(jìn)行終鍛。
展開 基于ADINA的車輛制動盤TMC分析示例
基于ADINA的車輛制動盤TMC分析示例
計(jì)算模型
◇ 車軸、制動盤、預(yù)緊螺栓初始轉(zhuǎn)速300r/min；
◇ 采用1/2對稱模型； ◇ 制動力零時(shí)刻加滿；
◇ 轉(zhuǎn)動系統(tǒng)其它質(zhì)量采用附加質(zhì)量單元施加到模型上；
◇ 所有零件初始溫度為30攝氏度；
◇ 所有零件材料強(qiáng)度參數(shù)、熱物理性能參數(shù)隨溫度變化；
◇ 所有零件通過裝配面?zhèn)鬟f接觸力、熱；所有零件接觸傳熱表面定義熱阻；
◇ 采用TMC耦合計(jì)算方法；
◇ 前10步結(jié)果每步保存，之后每20個(gè)計(jì)算步保存1次計(jì)算結(jié)果；
1. 讀入幾何模型；
2. 螺栓body分解；
3. 螺栓劃分單元；
4. copy其它螺栓body，并同時(shí)copy網(wǎng)格；
5. 定義軸與車輪的face link；
6. 定義螺栓與制動盤接觸，包括螺栓桿部分；注意事項(xiàng)：摩擦系數(shù)；協(xié)調(diào)因子；接觸面?zhèn)鲗?dǎo)系數(shù)(熱阻) 10；
7. 定義閘片和制動盤接觸；注意事項(xiàng)：摩擦系數(shù)；協(xié)調(diào)因子；offset=5e-5；接觸面?zhèn)鲗?dǎo)系數(shù)1；
8. 定義制動盤與車輪接觸；注意事項(xiàng)：摩擦系數(shù)；協(xié)調(diào)因子；接觸面?zhèn)鲗?dǎo)系數(shù)10；
9. 定義單元組并劃分網(wǎng)格；
10. 定義載荷和約束；注意事項(xiàng)：軸心約束；對稱面約束；閘片約束；
11. 定義集中質(zhì)量1 ton、初始轉(zhuǎn)速31.42 rad/s；
12. 定義TMC分析的設(shè)置，注意溫度場積分格式選擇Trapezoidal Rule；
13. 定義時(shí)間步；0.002s,10000步；
14. 定義結(jié)果輸出；每隔20步輸出結(jié)果；
15.
展開 利用Abaqus用戶子程序?qū)崿F(xiàn)制動盤熱分析中的熱源移動
在進(jìn)行制動器熱分析時(shí)，若要分析整個(gè)制動過程或多次制動后的結(jié)果，直接采用接觸摩擦生熱的方式受到制動時(shí)間以及大位移接觸的影響，計(jì)算較困難，若采用結(jié)構(gòu)靜態(tài)傳熱又無法實(shí)現(xiàn)隨制動盤的轉(zhuǎn)動熱源的移動。Abaqus中可通過對結(jié)構(gòu)設(shè)置質(zhì)量流率（MASS FLOW），采用熱傳導(dǎo)分析實(shí)現(xiàn)熱源移動。需要注意的是，MASS FLOW不支持CAE，需要通過關(guān)鍵字設(shè)置。下面以汽車制動盤熱分析說明整個(gè)過程及MASS FLOW的使用方法。
首先僅建立制動盤的模型即可，不需要制動片模型。如下圖所示：
分別設(shè)置制動盤的材料屬性，設(shè)置熱傳導(dǎo)分析步（Heat transfer）。邊界為初始溫度場，對流換熱、熱輻射等。載荷為表面熱流密度，施加在初始制動片與制動盤接觸的面積內(nèi)。其中需要考慮熱流密度隨制動盤速度的變化，對流換熱系數(shù)隨速度的變化，以及對流換熱系數(shù)沿制動盤徑向的變化等。如下圖所示為熱流密度施加的區(qū)域。
接著設(shè)置質(zhì)量流率（MASS FLOW），首先需要指定質(zhì)量流率施加的區(qū)域，此模型中選擇制動盤的所有節(jié)點(diǎn)，將其設(shè)置為一個(gè)set，給定相應(yīng)的name（后續(xù)將用到此set）。確認(rèn)材料、分析步、邊界、載荷等設(shè)置正確后可輸出inp文件添加質(zhì)量流率關(guān)鍵字或直接在CAE中添加關(guān)鍵字。
在step后添加關(guān)鍵字，如下圖所示。添加完成后保存inp文件。
接著是最關(guān)鍵的部分，質(zhì)量流率需要使用用戶子程序?qū)崿F(xiàn)，子程序中需要給出由制動盤速度變化引起的質(zhì)量流率的變化，以及沿制動盤徑向的質(zhì)量流率的變化，同時(shí)若為多次制動，需要區(qū)分制動、停止的過程，僅在制動過程施加質(zhì)量流率。具體的用戶子程序如下所示:
用戶子程序
求解時(shí)調(diào)用此子程序計(jì)算即可。整個(gè)分析過程可看到熱源在制動盤上移動，計(jì)算后的溫度場結(jié)果如下圖所示。
來源：有限元在線的博客，版權(quán)歸作者所有。
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Abaqus以制動盤轉(zhuǎn)動為例的力熱耦合分析Step by Step ￥3
Abaqus以制動盤轉(zhuǎn)動為例的力熱耦合分析-01-15.pdf
『轉(zhuǎn)貼』制動抖動引起的轉(zhuǎn)向盤振動傳遞途徑分析
制動抖動引起的轉(zhuǎn)向盤振動傳遞途徑分析<BR><FONT color=#ff0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-10-26 10:06:07被IF_THEN評為3星級，為發(fā)貼者加分60。</FONT><BR><FONT color=#ff0000><B>點(diǎn)評:</B></FONT><BR><Font color=#FF0000><B>PS:</B>該帖于2006-10-31 18:29:49被starliu編輯過。</Font>
制動抖動引起的轉(zhuǎn)向盤振動傳遞途徑分析.pdf
展開 汽車制動系統(tǒng)踏板感優(yōu)化分析
摘要：介紹了汽車制動踏板感的表述方法，并分析制動踏板感的影響因素。結(jié)合某越野車型的制動踏板感問題，詳細(xì)闡述了制動踏板感優(yōu)化分析方法。結(jié)果表明：優(yōu)化后的制動踏板感曲線計(jì)算值與實(shí)測值一致，誤差在 10%以內(nèi)；優(yōu)化后的制動踏板感符合初始定義標(biāo)準(zhǔn)，且與對標(biāo)車相當(dāng)。
引 言
隨著汽車的發(fā)展，人們對制動系統(tǒng)不僅要求更短的制動距離，而且對制動系統(tǒng)踏板感的舒適性能也提出要求。首先介紹制動踏板感的表述方法，然后對其影響因素進(jìn)行分析，最后結(jié)合某越野車型的制動踏板感問題，詳細(xì)闡述制動踏板感的優(yōu)化分析方法。
1 制動踏板感表述方法
踏板力與減速度關(guān)系曲線、踏板行程與減速度關(guān)系曲線是表示和評價(jià)制動踏板感的有效方法，因此定義這兩種關(guān)系曲線是研究制動踏板感的基礎(chǔ)。圖 1、圖 2 是目前常用的踏板力、踏板行程與減速度的關(guān)系曲線。從圖中可以看出，關(guān)系曲線會定義一個(gè)范圍，并規(guī)定同一減速度下的踏板力、踏板行程的上限和下限值。制動踏板感的計(jì)算誤差、測量誤差以及客戶使用的主觀性等因素決定了制動踏板感需要定義在一個(gè)范圍內(nèi)[1]。
圖 1 踏板力與減速度關(guān)系曲線
圖 2 踏板行程與減速度關(guān)系曲線
2 影響因素分析
2.1 輪邊最大抱死液壓
制動系統(tǒng)匹配或者制動踏板感匹配應(yīng)該首先進(jìn)行壓力匹配，壓力匹配對制動性能產(chǎn)生影響，包括同步附著系數(shù)，前、后輪抱死順序等，不再贅述，重點(diǎn)說明其對制動踏板感的影響。從圖3可以看出，輸入力（輸入力與杠桿之比為踏板力）與真空助力器及制動主缸總成助力特性相關(guān)，而輪邊最大抱死液壓決定真空助力器及制動主缸總成拐點(diǎn)液壓的選擇，即影響真空助力器及制動主缸總成的選型，進(jìn)而影響踏板力。
展開 [轉(zhuǎn)]汽車方向盤碰撞分析
[轉(zhuǎn)]汽車方向盤碰撞分析
