汽車盤式制動(dòng)器的有限元模型建立案例分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u4477汽車盤式制動(dòng)器的有限元模型建立案例分析概述 176481.1盤式制動(dòng)器的模型建立 1224631.2有限元網(wǎng)格劃分 2209181.3制動(dòng)盤的摩擦接觸條件 4243271.4制動(dòng)盤和摩擦襯塊施加載荷及約束 4盤式制動(dòng)器的模型建立這次主要通過達(dá)索集團(tuán)推出的一款三維制圖軟件SolidWorks對(duì)盤式制動(dòng)器使用參數(shù)化設(shè)計(jì)，第一步是把每個(gè)零件先用草圖繪制出來，然后經(jīng)過拉伸基體、旋轉(zhuǎn)基體、拉伸切除、鏡像、倒圓角直角、陣列等特征變換繪制成零部件實(shí)體；第二步是把第一步繪制完成的各零件進(jìn)行裝配起來，并設(shè)置好合理的配合約束；最后準(zhǔn)備進(jìn)行模態(tài)分析，可以選擇轉(zhuǎn)化為模態(tài)分析軟件中需要的實(shí)體文件格式，便于進(jìn)行下一步的操作。另外像UG、Pro/Engineering也是一款優(yōu)秀的建模軟件，擅長(zhǎng)參數(shù)化建模。每一種都有自己的優(yōu)勢(shì)。在使用的時(shí)候，可以根據(jù)自己的工作需求選擇相應(yīng)的軟件。制動(dòng)盤、制動(dòng)鉗、制動(dòng)輪缸和制動(dòng)片三維模型的裝配圖如圖3-1所示。圖3-1盤式制動(dòng)器模型有限元網(wǎng)格劃分有限元分析的步驟包括提前處理、有限元模態(tài)分析和后結(jié)果的處理。有限元模態(tài)分析前的網(wǎng)格劃分方面，它的預(yù)處理非常重要。除此之外網(wǎng)格劃分而且決定了有限元分析結(jié)果方面的的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，還決定了計(jì)算的運(yùn)行時(shí)間和結(jié)果收斂性，提高網(wǎng)格劃分的密度,會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果趨向于某一特定數(shù)值解，而且還提升計(jì)算的復(fù)雜度和運(yùn)算量，這將會(huì)讓電腦不堪重負(fù)而導(dǎo)致求解失敗。又因?yàn)榫W(wǎng)格精度及劃分的幾種方法會(huì)致使延長(zhǎng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算的時(shí)長(zhǎng)和結(jié)果精度,的增加，因此基于作者的筆記本電腦性能有限，所以對(duì)制動(dòng)盤及摩擦襯塊采用了單元尺寸為6mm，網(wǎng)格的劃分成為四面體網(wǎng)格，在對(duì)網(wǎng)格單元質(zhì)量進(jìn)行檢查如圖3-2所示，網(wǎng)格單元質(zhì)量均值為77%，由于計(jì)算機(jī)性能有限，最小網(wǎng)格劃分只能到6mm，但是對(duì)于進(jìn)行模態(tài)分析來說已經(jīng)符合要求。單元網(wǎng)格劃分后結(jié)點(diǎn)數(shù)為105968，單元數(shù)量為61659。如圖3-3網(wǎng)格劃分。圖3-2網(wǎng)格單元質(zhì)量檢查圖3-3網(wǎng)格劃分制動(dòng)盤的摩擦接觸條件在有限元分析中，針對(duì)工程模擬中遇到的各種接觸問題，提供了以下接觸類型：結(jié)合接觸無分離方面的接觸、無摩擦方面接觸、有摩擦方面的接觸以及約束法向和切向的綁定接觸等。制動(dòng)盤和摩擦襯塊在接觸界面上相互作用，同時(shí)還會(huì)在接觸界面的間隙產(chǎn)生熱量。在這個(gè)制動(dòng)摩擦接觸過程中，它們存在相互摩擦的界面上的邊界條件都是非線性的變化過程。剎車盤和剎車片彼此接觸的區(qū)域通常被稱為接觸區(qū)域，而它們的連接面可以分為目標(biāo)面和接觸面。對(duì)于剎車盤和剎車片它們之間的接觸條件主要有：相互之間進(jìn)行摩擦接觸的兩個(gè)物體是不可以從一個(gè)面侵入到另一個(gè)面的，這樣兩個(gè)物體摩擦接觸兩個(gè)界面具有一定的剛性；不同物體的接觸區(qū)域的真實(shí)接觸面積的多少和它們之間會(huì)如何的相對(duì)位移都是無從可知的，因?yàn)樗鼈儠?huì)隨著施加力進(jìn)程而發(fā)生變化；通過剎車盤和剎車片之間的摩擦接觸，只對(duì)施加力的正向壓力或力的法向分量產(chǎn)生摩擦力作用；在梁結(jié)構(gòu)中，法向張力不能通過接觸傳遞。通過上述可知本文中對(duì)制動(dòng)盤和摩擦襯塊所設(shè)定為摩擦接觸，并且通過計(jì)算以及對(duì)材料屬性的分析可知它們的摩擦系數(shù)為0.35。采用增強(qiáng)拉格朗日的算法，根據(jù)設(shè)定硬度和面積較大的表面為目標(biāo)表面的原理，使制動(dòng)盤的表面設(shè)置為目標(biāo)表面，如圖3-4,使摩擦襯塊工作面設(shè)置為接觸面如圖3-5。圖3-4目標(biāo)面圖3-5接觸面制動(dòng)盤和摩擦襯塊施加載荷及約束通過ANSYSworkbench的靜態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析（staticstructure）分別對(duì)制動(dòng)盤和摩擦襯塊進(jìn)行自由度的約束和預(yù)應(yīng)力載荷的施加。首先對(duì)制動(dòng)盤的進(jìn)行約束，制動(dòng)盤式有五個(gè)螺紋孔通過它和汽車的輪軸進(jìn)行螺栓連接，因此默認(rèn)為這些螺紋孔為剛性連接，六個(gè)自由度完全被約束，如果進(jìn)一步忽略的話也可以認(rèn)為螺紋孔與輪軸貼緊的面為完全約束。然后分別對(duì)兩個(gè)摩擦襯塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)位移約束操作，只保留它們的Z方向的位移其他五個(gè)自由度完全約束。最后也分別對(duì)內(nèi)外兩側(cè)的摩擦襯塊施加預(yù)應(yīng)力，兩側(cè)摩擦襯塊所受到的壓力大小相等，力的作用方向相反，通過