高速动车组用铸钢制动盘试验分析

对研制的250km/h动车组用铸钢制动盘进行了盘体材料的金相组织试验、力学性能试验和热物理性能试验,还进行了制动盘1∶1制动动力试验、疲劳试验和60万km载客运用考核。     

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

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。     

应用流场分析制动盘温度场

以列车实心制动盘为研究对象,通过建立列车实心制动盘的流场模型,运用有限元分析软件ANSYS CFX,通过改变初速度、制动压力以及风速等参数获得制动盘在制动过程中温度场分布、平均热流密度以及平均换热系数,简要分析了成因,发现初速度、制动压力对制动盘温度场均有影响,且初速度影响程度很大,而风速对温度场影响较小,研究成果有利于空气热交换对列车行驶过程中制动盘的影响进行评估分析。     

基于现车模型和制动控制的基础制动装置热负荷仿真分析

高速动车组制动时会产生巨大的内能,考验着制动盘热负荷能力。通过分析某型高速动车组紧急制动工况的试验数据,针对该型动车组制动盘比热容和导热系数的曲线特性进行了对比,搭建了符合该型动车组的制动盘热负荷仿真计算平台。利用动车组制动盘热负荷仿真计算平台,可为列车在实际线路条件下组织运输、试验提供理论支撑。     

列车制动盘热分析现状与展望

盘形制动是一种广泛应用于轨道列车和汽车的制动方式。在制动过程中制动盘及制动闸瓦会产生大量热量,从而影响制动性能,故对制动盘进行热分析十分必要。基于盘形制动在列车上的运用情况及重要性,介绍了列车制动盘常用材料、制动盘结构型式及相关的热分析研究,并对不同的制动盘热分析方法进行分析比较,最后对列车制动盘热分析的现状及发展方向进行了总结和展望。     

制动盘摩擦面热损伤的形成机理分析

热斑、疲劳裂纹和应力开裂是钢铁制动盘摩擦面在服役过程中存在的热损伤现象,是导致疲劳裂纹失效的重要起因。研究摩擦面热损伤的形成机理对于防止制动盘的热损伤失效具有重要意义。采用有限元计算与理论分析相结合的方法,研究了制动盘热斑、裂纹和应力开裂3种热损伤的形成机理、影响因素。重点分析了热斑形成的温度条件和材料的组织变化、裂纹的形成和扩展规律以及5种约束所形成热应力的分布规律。     

铁道车辆制动盘材料的K指标分析

通过对制动盘的热疲劳分析和对几种典型制动盘材料反复试验表明，K指标能较好地的反映材料抗热疲劳性能优劣，可作为制动盘材料的选材依据。     

高速列车合金锻钢制动盘温度场仿真分析

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。     

冻区盐渍土导热系数测试方法的研究

修筑冻土路基需根据该区域土体具体参数来确定合理的结构方式,导热系数是材料基本的热物理性能参数之一,是路基工程温度场计算的重要参数.文章阐述了利用自行研制的试验装置,对地区盐渍土的导热系数进行测试,测试结果可以为该地区路基工程建设提供设计参数.     

高速列车盘形制动器热-结构耦合方法研究

盘形制动器热负荷计算是高速列车制动盘研发设计的关键环节,其计算结果是列车运行参数配置的依据。开发合适的计算方法建立计算精度高、工况适用性广的热-结构耦合计算模型是盘形制动器热负荷计算的关键问题。针对动车组用轴装制动盘制动过程,充分考虑制动闸片和制动盘的几何特性、运动特性和载荷工况,提出位移梯度循环法,基于ABAQUS软件建立盘形制动器摩擦副三维瞬态传热有限元模型,运用位移梯度循环法推导出热流加载式,用以计算制动过程中产生的摩擦热流,解决摩擦作用沿制动盘周向差异造成的耦合结果偏差。运用位移梯度循环法对制动盘进行热-结构耦合分析,并将仿真结果与试验数据、现场调研成果进行对比,通过仿真与试验结果的峰值温度误差率、相关性系数等统计学指标及现场调研观测结果评定该模型的计算精度及工况适用性。研究结果表明：基于位移梯度循环法的热-结构耦合模型可有效模拟制动盘在制动过程中温度变化规律且具有良好的重复性与稳定性,结构场分析出的制动盘热裂纹失效易发位置与该型号制动盘装车运用情况相符。研究成果可有效模拟高速列车在制动时制动盘的热-结构耦合过程,尤其在大轴重下的持续制动或间隔制动工况下,制动时间越长,计算精度...     

制动盘的热疲劳原因与对策

文章从分析制动盘热疲劳现象入手，介绍了产生热疲劳的原因，从材料力学、金属组织等方面着手，阐述了制动盘承受的热应力和热疲劳状况。然后，针对制动盘的热疲劳现象，介绍了优化制动盘的设计、结构、形状，优选材料等方面的对策，以开发性能优异的制动盘。     

铸钢轴装制动盘热裂纹形成和扩展机理

借助1∶1制动动力试验台对高铁用铸钢轴装制动盘进行1∶1摩擦磨损试验,通过制动能量的累计,制动盘表面出现大量热裂纹,文章通过裂纹源的分析,裂纹形成的顺序,热裂纹扩展形式以及制动盘结构对热裂纹的影响等方面进行简要分析,得出铸钢轴盘热裂纹形成及扩展机理。     

铝合金和锻钢制动盘摩擦面热损伤研究

热斑和热裂纹是钢铁制动盘摩擦面在服役过程中普遍存在的热损伤现象.本文采用热一机耦合模拟计算和理论分析相结合的方法,对铝合金和锻钢制动盘的摩擦面热损伤进行比较,研究材料性能对摩擦面热损伤的影响.研究表明,在相同的制动条件下,铝合金制动盘的摩擦面热损伤明显比锻钢制动盘轻,铝合金低的弹性模量和良好的导热性能使铝合金制动盘摩擦面无热裂纹、少热斑甚至无热斑.     

高速轮轨列车制动盘热应力有限元研究

盘式摩擦制动器在高速轮轨列车上有着广泛的应用。但该制动器在制动过程中因制动盘温度的急剧上升,将使制动性能降低,甚至有可能导致制动盘失效,因此制动盘温度和应力分布对制动盘的寿命及制动性能有着重大影响。本文采用有限元方法对高速轮轨列车制动盘的瞬态温度场和热应力进行了分析研究。根据制动盘制动原理和传热原理,确定了温度场和热应力有限元分析中的载荷、边界条件、加载过程和模拟工况,通过对蠕铁、25Cr2Mo1V和35CrMo 3种制动盘材料在相同结构、相同制动过程条件下的热应力分析,对不同材料制动盘热应力的影响进行了考查和热特性的分析对比,为制动盘的设计和优化提供了依据。     

解决提速客车制动盘热裂的对策

分析了提速客车制动盘热裂原因和解决对策，适当改变制动机的设计参数，有利于解决制动盘热裂。     

一种新型铁路客车制动盘的开发

结合对我国铁路客车制动盘运用现状的分析,并根据新型动力集中客车的制动要求,开展了新型铁路客车制动盘的结构设计及材料选型,并通过热机械耦合仿真方法验证了制动盘结构及材料设计的可行性。进而开展了制动盘铸造、热处理工艺设计及1:1制动动力试验及疲劳试验,开发了合适的制动盘产品。最后,通过装车考核试验进一步验证了制动盘在实际线路运用条件下的可用性。     

提速客车制动盘热应力有限元分析

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提供了参考。     

基于多学科仿真的制动盘优化设计

建立了参数化的制动盘模型,并根据制动盘的实际运用,实现了热—机械耦合的多学科仿真,得到制动盘温度及变形.通过识别制动盘主要结构尺寸参数作为设计变量,并建立基于设计变量的特征参数的驱动关系,从而建立了基于设计变量的参数化模型.进而,以制动盘摩擦面温度及摩擦环刚度作为约束条件,以制动盘整体质量最轻作为优化目标,通过试验设计...     

高速列车制动盘材料研究

通过选材试验和化学成分设计,研制的高速动车组制动盘材料常温及高温下机械性能较好,热膨胀系数较小,冷热疲劳性能优异,热传导系数较高,并且锻造工艺性能好,是理想的制动盘材料。     

整体制动盘热应力有限元仿真分析

利用ABAQUS软件,对三筋板、四筋板和散热柱3类结构的合金铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁材料制成的整体制动盘进行了温度场和热应力场分析。研究制动初速度为220 km.h-1时紧急制动情况下整体制动盘的热力学特性。对数值仿真结果的分析表明:当选用相同的材料时,四筋板制动盘的盘面最高温度比三筋板制动盘和散热柱制动盘的要低,四筋板制动盘结构优于三筋板制动盘;合金铸铁制动盘的最大热应力接近极限强度应力,而球墨铸铁制动盘和蠕墨铸铁制动盘的余量较大;与散热柱制动盘相比,四筋板制动盘的最大Mises应力及其应力梯度稍大,但不明显;当1个车轴安装2个制动盘时,制动过程中盘面的最高温度达到308℃,远大于1个车轴安装3个制动盘时的220℃;最大Mises应力大于280 MPa,超过了合金铸铁制动盘的允许应力(235 MPa)。建议准高速客车每轴安装3个制动盘。