基于三维模型的制动盘温度场和应力场计算

提出了一种以三维循环对称有限元模型计算制动过程中制动盘温度场和应力场的方法。讨论了温度场和应力场有限元分析时载荷和边界条件的确定，以及变材料常数的处理，利用大型有限元软件ANSYS建立了制动盘的三维对称循环有限元模型，对一种制动盘进行了计算和分析，给出了计算结果与实验数据的比较。     

客车轮对动平衡

对车轮动平衡原理和使用动平衡试验机进行车轮动平衡试验及车轮不平衡值的处理工作进行了探讨和分析，认为普通车轮能符合不平衡值处理要求的比例很小。因此，建议对轮轴，制动盘分别先做静平衡测试，再于组装后进行车轮动平衡测试。这项工作在车轮工厂进行为宜。     

3D打印制动盘的制动温度场仿真及试验验证

采用金属3D打印技术制造了悬挂式单轨车辆的2∶1比例制动盘。为了验证该制动盘的实际使用可靠性,采用Ansys软件建立了相应的有限元模型,并且进行了紧急制动过程下的仿真,得出了相应过程中的制动盘温度场分布。为确认仿真结果的可靠性,采用试验装置对3D打印制动盘和传统铸造制动盘进行对比试验验证,测量制动盘温度分布。试验结果证明,3D打印制动盘能满足制动性能要求,可代替传统生产的制动盘。     

高速列车制动盘温度及热应力仿真分析

根据300km／h高速列车的模型参数，对研制的高速列车用制动盘温升情况进行了ANSYS仿真分析，对锻钢制动盘盘体进行了热应力分析。结果表明，该制动盘能满足材料强度方面的要求。同时对制动盘与粉末冶金摩擦片配对的制动试验情况及结果数据进行了分析，表明了研制的高速列车制动盘在结构和制动性能方面具有较大的优势，能满足高速动车组用制动盘的要求。     

高速列车制动盘摩擦副的优化

对高速列车上使用的制动盘进行强化散热设计,采用在制动盘摩擦面开导流槽的方法,使其能够对制动盘摩擦面起到进一步散热的效果。根据摩擦学、流体力学、传热学原理对制动盘导流槽进行设计并分析,采用计算流体动力学软件FLUENT分析了制动盘摩擦面导流槽内流场的分布情况,通过ANSYS10.0有限元软件对制动盘的温度场进行了仿真分析。最终验证了在制动盘表面开导流槽存在强化散热方面的作用。     

列车摩擦制动时踏面及制动盘的温度预测

对列车摩擦制动时车轮踏面及制动盘的温度计算问题进行了讨论，给出了表面最大温升计算方法。并对使用铸铁闸瓦和合成闸瓦时的路面制动温升问题进行了讨论，给出了表面温度的实用计算公式。     

高速列车制动盘寿命预测系统设计与实现

基于断裂力学有关原理对制动盘寿命进行预测。根据应力强度因子理论，提出用断裂率Kr以及载荷率Sr为失效双判据的缺陷评定图对含裂纹的制动盘进行安全评定的方法。在VB环境下，以Paris公式为理论依据，对制动盘剩余寿命预测系统进行设计并实现。系统采用模块设计思想，能够根据给定的数据对制动盘进行快速有效的评估分析、合理评价及寿命预测，对提高我国高速列车基础制动系统的可靠性和安全性具有重要的实用价值。     

某客车制动盘晃动失效分析及解决

针对某客车制动盘运用过程出现的晃动失效问题,从制动盘连接结构及制动力传递原理出发对失效过程进行了讨论。进而通过试验进行了分析验证,确定了失效的根本原因,并从设计及工艺角度提出了针对性的改进措施。提出的分析思路及方法可为制动盘及其他车辆部件的故障失效分析提供有效的指导和依据。     

支持自动分析的列车制动盘有限元分析仿真

列车制动盘对列车运行安全具有重要作用,通过有限元分析能对制动工况下制动盘的性能进行有效分析仿真.制动盘有限元分析一般需由专业人员采用手动操作分析,难以满足高效、便捷等分析仿真要求.在研究列车制动盘有限元分析具体步骤的基础上,构建了利用VB和APDL实现列车制动盘有限元自动分析仿真的技术方案,开发了列车制动盘温度场有限元自动分析软件,给出了利用该软件系统进行制动盘瞬态温度场有限元自动分析仿真的实例.     

标准地铁车辆用新型制动摩擦副设计与试验研究

结合标准地铁摩擦副安装接口要求和车辆制动参数，通过方案设计、计算校核和试验验证等方式开展新型轻量化制动摩擦副的设计与试验研究，论证新型轻量化制动摩擦副在标准地铁车辆上的适用性和制动匹配性。新型轻量化制动摩擦副中的闸片采用合成材料，制动盘采用铝基复合材料，并利用搅拌摩擦成型技术制备。通过仿真分析对制动盘热容量进行计算校核，同时基于VDI 2230标准对制动盘紧固件安全系数进行计算校核，结果显示铝基复合材料制动盘热容量与紧固件连接安全系数均满足相关标准要求。通过对新型制动摩擦副开展相关试验，铝基复合材料制动盘和合成闸片的物理和力学性能均能满足标准地铁规定要求；铝基复合材料制动盘与紧固件连接安全可靠，满足振动冲击试验标准要求。已完成的制动摩擦副全尺寸制动动力台架试验结果显示，摩擦副的平均摩擦因数稳定、闸片磨耗量小、制动盘温升小、制动噪声低，摩擦副具有良好的匹配性。根据校核分析和试验结果，新型制动摩擦副满足标准地铁车辆制动需求，可进行推广使用。     

高速列车制动盘残余应力数值仿真及试验验证

通过建立极坐标下热应力平衡方程,求解得到制动盘热应力表达式;采用有限元分析法对初速度为270 km/h的高速列车合金锻钢制动盘紧急制动工况后的残余应力进行数值模拟分析。结果表明,较大的残余拉应力分布在摩擦面上,随厚度方向逐渐减小,最大残余应力值542 MPa,且在摩擦环内应力分布并不均匀。用X射线应力测定仪对制动盘摩擦环的残余应力进行测定,试验测得最大残余应力值为348.4 MPa。仿真结果和试验结果相差35.7%,结果虽相差较大,但变化趋势基本一致,且合乎实际。理论仿真结果能直接用于制动盘疲劳裂纹扩展评定和寿命预测。     

新型客车制动盘结构与材料分析

结合制动盘的应用现状，介绍了有关国内外制动盘的结构及所用材料。通过对比，对所研制的客车制动盘结构与材料进行了深入分析。指出确定合理的制动盘结构、材料是保证制动盘性能及其可靠运用的关键。     

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。     

基于有限单元法的客车盘形制动盘瞬态温度场分析

根据能量守恒定律导出了铁路客车制动盘表面的热流密度方程，并结合制动时空气对制动盘的作用特点，提出了一种表面传热系数随客车速度变化的计算方法。建立客车盘形制动盘的三维有限元模型，在紧急制动和长大下坡道常速制动两种工况下，对制动盘进行了瞬态温度场分析。     

时速250 km速度等级城际动车组用制动盘和闸片的研发

基于国内某时速250 km速度等级的城际动车组平台，开展了动车组用制动盘和闸片的研制。按照动车组用制动盘和闸片技术条件和标准的要求，对制动盘和闸片进行了方案设计，制动盘的金相组织、力学性能、内部缺陷和表面缺陷等均满足技术要求；通过制动盘热负荷计算，制动盘在最高制动初速度下的连续两次紧急制动工况下的最高温度未超过制动盘的许用温度；最后通过1∶1制动动力试验及疲劳试验，测试制动盘在不同制动工况下的最高温度，考核制动盘的疲劳性能并验证制动盘和闸片的匹配性，试验结果均满足相关技术条件和标准的要求。研制的制动盘和闸片在国内某时速250 km速度等级的城际动车组上历经2年时间完成了60万km的运用考核，期间经历了雨雪、风沙、高温和重载等复杂运用工况的考验，运用情况良好。     

基于PolyMax模态参数识别法的轴装式制动盘模态试验

针对结构复杂的轴装式制动盘模态参数无法采用有限元法快速准确识别的问题,基于PolyMax模态参数识别原理,搭建制动盘模态试验系统;采用锤击法进行轴装式制动盘的模态试验,运用PolyMax法对采集的频响函数数据进行模态参数识别,提取制动盘前10阶模态、阻尼和振型参数,分析制动盘的模态特性和传感器附加质量对制动盘模态频率的影响。结果表明:传感器附加质量对制动盘结构模态频率无影响;制动盘振动模态形式主要有周向模态、径向模态和混合模态3种类型,在频率1 627 Hz附近存在频率几乎一致的重根模态,模态复杂性比较低,近似为实模态振型,满足循环对称结构的典型模态振型特征;PolyMax模态参数识别法能快速准确地识别轴装式制动盘的模态参数,可为制动盘动力学特性分析和结构优化设计提供基础。     

动车组拖车制动盘有限元热分析

利用ANSYS软件,采用将制动盘摩擦面的散热转化为逆向热流密度的方法,对300 km/h动车组拖车制动盘的温度场及应力场进行了瞬态仿真分析.根据仿真结果,对制动盘的温度分布及变化规律、盘内热应力分布、最大热应力发生位置的走向及制动盘温升对轮轴温度的影响进行了分析.     

基于边缘检测和数学形态学的制动盘摩擦面裂纹识别

制动盘摩擦面疲劳裂纹是造成制动盘失效的重要因素之一。检测制动盘表面的裂纹的数量与长度,对评估制动盘的剩余寿命,保障行车安全具有重要价值。基于边缘检测和数学形态学方法对制动盘摩擦面裂纹进行识别。首先对摩擦面裂纹图像进行了灰度化和中值滤波处理,然后利用Sobel算子和Canny算子联合对摩擦面裂纹进行边缘检测,最后采用数学形态学方法对边缘二值图像进行处理,统计获得摩擦面裂纹的数目与长度。试验结果表明,该识别方法可以实现对摩擦面裂纹的有效识别,得到的裂纹长度和数目基本准确,与原图像中裂纹的形状和长度误差较小。     

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。     

接触网综合作业车轴装制动盘过盈量的分析研究

接触网综合作业车的车轴与制动盘采用过盈配合连接,过盈量的设计是否合理决定了制动盘压装的成功率和车辆制动的可靠性和稳定性。通过理论计算和有限元仿真分析两种途径,对车轴与制动盘过盈量、压装力进行校核,并通过压装试验验证了设计方法的可行性。