高速动车组制动盘瞬态温度与应力场计算

作     者：夏毅敏 薛静 姚萍屏 暨智勇 XIA Yi-min;XUE Jing;YAO Ping-ping;JI Zhi-yong

作者机构：中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室湖南长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2010年第41卷第4期

页      面：1334-1339页

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家高技术研究发展计划("863"计划)项目(2006AA03Z508) 中南大学研究生教育创新工程选题项目(1343-77302) 

主　　题：动车组 制动盘 温度场 应力场 有限元 

摘      要：针对高速动车组制动盘在制动过程中因温度急剧上升,使制动盘受热膨胀产生热应力,最终出现热裂纹而导致制动盘失效的问题,根据热传导理论、弹性力学变分原理及热应力理论,分析制动盘在各界面上产生的热传导、对流和辐射换热以及受热膨胀产生的热应力。依据实际几何尺寸,建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,考虑弹性模量、比热容、导热系数和线胀系数等材料参数随温度变化的影响,利用大型有限元分析软件ANSYS模拟制动盘的制动过程,分析计算制动盘温度与应力的分布,并通过试验得到验证。仿真结果表明:高速动车组在时速为200 km/h下紧急制动,制动后40 s制动盘最高温度达到416℃,制动后60 s最大应力达到651 MPa,所设计的制动盘满足强度许用应力要求。