توضیحات
تحلیل تنش کوپل حرارتی دیسک ترمز خودرو
تحلیل کوپل شده تنش-حرارتی، تعامل بین دما، تنش و تغییر شکل در دیسک ترمز را در نظر می گیرد. این روش پیش بینی دقیق تری از رفتار ترمز نسبت به تحلیل های حرارتی و تنشی جداگانه ارائه می دهد. دمای بالای تولید شده در حین ترمز باعث ایجاد تنش ها و کرنش های حرارتی در اجزای ترمز می شود. یک تحلیل کوپل شده می تواند این تنش های حرارتی را به طور دقیق تعیین کند.
تنش های حرارتی باعث تاب برداشتن و تغییر شکل دیسک و کالیپر ترمز می شوند که بر عملکرد ترمز تأثیر می گذارد. یک تحلیل کوپل شده می تواند میزان تغییر شکل را تحت شرایط ترمز مختلف پیش بینی کند. تنش های حرارتی باعث می شود که مواد ترمز دیسکی تحت بارگذاری چرخه ای قرار گیرند و عمر خستگی را کاهش دهند. یک تحلیل کوپل شده تخمین بهتری از دوام ترمز ارائه می دهد.
دمای بالا باعث تسریع تخریب مواد در لنت ها و دیسک های ترمز می شود. یک تحلیل تنش کوپل شده با در نظر گرفتن خواص مواد وابسته به دما می تواند این اثر را مدل کند. تنش های باقیمانده پس از خنک شدن به دلیل کرنش های حرارتی غیر یکنواخت در ترمز دیسکی باقی می مانند. یک تحلیل کوپل شده می تواند این تنش های باقیمانده را پیش بینی کند.
اعتبارسنجی تجربی مدل ترمز دیسکی نیاز به اندازه گیری های حرارتی و تنشی کوپل شده دارد. یک تحلیل کوپل شده مقایسه مستقیم با داده های آزمایش اعتبارسنجی را امکان پذیر می کند.
تحلیل کوپل شده تنش-حرارتی تعامل بین دما، تنش و تغییر شکل در ترمزهای دیسکی را دقیق تر نشان می دهد. این روش بینش ارزشمندی در مورد عواملی مانند تنش، تغییر شکل، عمر خستگی، سایش و تخریب مواد که بر عملکرد و دوام ترمز تأثیر می گذارند، ارائه می دهد. نتایج حاصل از یک تحلیل کوپل شده تنش-حرارتی می تواند برای بهینه سازی طراحی ترمز دیسکی برای بهبود دفع حرارت، کاهش تنش و افزایش عمر سرویس استفاده شود.
اعتبار سنجی و صحت سنجی
در این آموزش اعتبارسنجی آباکوس، تحلیل کوپل شده تنش-حرارتی سه بعدی دیسک ترمز خودروی CA7220 با استفاده از نرم افزار تحلیل اجزای محدود (FEA) آباکوس انجام شده است. نتایج این شبیه سازی FEA با یک مقاله شناخته شده (Gao & Lin, 2002) اعتبارسنجی شده است. برای این تحلیل، فشار از پد به دیسک ترمز مدل شده و گرمای تولید شده توسط اصطکاک بین پد و دیسک ترمز بررسی می شود. توزیع دمای نهایی دیسک و پد ترمز برای بهینه سازی سیستم ترمز استفاده می شود.
موضوعاتی که یاد خواهید گرفت :
- چگونه یک دیسک ترمز جامد و پد آن را مدل کنیم؟
- چه خواص مواد در تحلیل حرارتی گذرا استفاده می شود؟
- چگونه از گام کوپل شده دما-جابجایی در آباکوس استفاده کنیم؟
- چگونه برهمکنش بین ترمز دیسکی جامد و پد را مدل کنیم؟
- چه خواص برهمکنش برای تحلیل حرارتی کوپل گذرا مورد نیاز است؟
- چه محدودیتی باید در این نوع شبیه سازی استفاده شود؟
- چگونه یک قطعه تغییر شکل پذیر را در آباکوس بچرخانیم؟
- چگونه نمودارها را از مقاله به عنوان دامنه در آباکوس وارد و استفاده کنیم؟
- چه بار و شرایط مرزی باید استفاده شود؟
- چگونه دمای اولیه را برای قطعات تعریف کنیم؟
- نکات عملی برای ایجاد مش چیست؟
- مطالعه حساسیت مش در FEA چیست و چگونه آن را در آباکوس انجام دهیم؟
فهرست مطالب دوره
مقدمه
- هدف از اعتبارسنجی
- عوامل در نظر گرفته شده در تحلیل ترمز دیسکی
- مرور کلی رویکرد اعتبارسنجی
توسعه مدل FEA آباکوس
- ایجاد هندسه دیسک و پد
- خواص مواد
- مونتاژ قطعات
- برهمکنشها
- مشبندی
- شرایط مرزی و بارگذاری
- مراحل تحلیل
اعتبارسنجی دما
- تکنیکهای اندازهگیری دمای تجربی
- ترموگرافی مادون قرمز
- ترموکوپلهای تعبیه شده
- مقایسه دمای آباکوس و تجربی
- منابع خطا
نتیجهگیری و توصیهها
- خلاصه نتایج اعتبارسنجی
- محدودیتهای مدل
- پیشنهادات برای بهبودهای آینده
این دوره برای چه کسانی مناسب است؟
- مهندسان خودرو و مکانیک که نیاز به انجام تحلیل تنش حرارتی دارند
- دانشجویان پیشرفته، دانشجویان دکترا یا محققان برای پروژههای FEA آباکوس خود
- هر مهندس کاربردی آباکوس که روزانه درگیر پروژههای شبیهسازی مختلف است
- دفاتر طراحی، تحقیق و توسعه (R&D) شرکتهای خودروسازی و قطعهسازی
- مشاوران شبیهسازی FEA
چه چیزی به دست خواهید آورد؟
- قادر خواهید بود تحلیل تنش حرارتی را با آباکوس انجام دهید
- میتوانید از نتایج FEA این شبیهسازی برای تحلیل خستگی سیکل کم استفاده کنید
نکات :
خرابی دیسک ترمز
خرابیهای ترمز دیسکی ناشی از مسائل حرارتی از رایجترین موارد هستند. در اینجا چند مثال آورده شده است:
- دیسکهای تاب برداشته: هنگامی که دیسکها در حین ترمزگیری شدید مکرر بیش از حد گرم میشوند، مواد میتوانند به طور نامنظم منبسط شده و سطح دیسک را از شکل خارج کنند. این باعث لرزش و عملکرد نامناسب ترمز میشود.
- دیسکهای لعاب دار: ماده دیسک میتواند در اثر حرارت شدید ذوب شده و دوباره به صورت یک لایه صاف و براق روی سطح سفت شود. این به شدت اصطکاک و عملکرد ترمز را کاهش میدهد.
- دیسکهای ترک خورده: شوک حرارتی ناشی از حرارت بیش از حد میتواند باعث ایجاد ترک در دیسکها شود، چه به صورت شعاعی در سطح دیسک یا به صورت محیطی در اطراف دیسک. دیسکهای ترکخورده باید تعویض شوند.
- دیسکهای یخ زده: هنگامی که دیسکها پس از گرم شدن بیش از حد بسیار سریع خنک میشوند، بخار آب موجود در هوا میتواند روی سطح داغ دیسک متراکم شده و یک لایه سفید “یخ” ایجاد کند. این ضریب اصطکاک و قدرت ترمز را کاهش میدهد.
- آب بندی پیستون و بوتهای آسیب دیده: دمای شدید در مجموعه کالیپر میتواند باعث تخریب زودرس آببندی پیستون و بوتها شود و منجر به نشت مایع و از دست دادن فشار شود.
- کاهش عمر لنت: لنتها در معرض حرارت بیش از حد بسیار سریعتر ساییده میشوند. ماده اصطکاک تجزیه شده و اثر خود را از دست میدهد.
عوامل اصلی مؤثر بر مسائل حرارتی:
- ترمزگیری شدید مکرر از سرعت بالا یا در شیبهای طولانی
- دمای محیط شدید (هم گرم و هم سرد)
- تهویه ناکافی دیسکها
- انتخاب نادرست لنت برای کاربرد خاص
چگونه تحلیل تنش حرارتی کمک میکند؟
تحلیل حرارتی ترمزهای دیسکی میتواند به مهندسان در چندین زمینه کلیدی کمک کند:
- تعیین افزایش دمای دیسک
- بهینهسازی طراحی دیسک
- انتخاب ماده مناسب برای لنت
- تعیین نیازهای خنککاری
- بهبود پایداری اصطکاک لنت
- آزمایش محدودیتهای طراحی
- پیشبینی عمر مفید قطعات
به طور خلاصه، تحلیل و مدلسازی حرارتی به مهندسان بینش ارزشمندی در مورد عملکرد حرارتی و محدودیتهای طراحی ترمز دیسکی میدهد. این میتواند به بهینهسازی طراحی برای حداکثر خنککاری، پایداری دما و عمر مفید قطعات کمک کند.
اعتبار سنجی چیست ؟
اعتبارسنجی فرآیندی است برای اطمینان از اینکه یک محصول یا سیستم با الزامات و مشخصاتی که برای آن طراحی شده است، مطابقت دارد. این شامل آزمایش و ارزیابی برای تعیین اینکه آیا محصول واقعاً طبق انتظار کار میکند، است.
