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　　仿真的总时间为265s，其中紧急制动时间为65s，制动后冷却散热时间为200s。从曲线可以看出，制动初始时，与闸瓦接触的踏面温度急剧上升，并达到整个仿真过程的最高温度，其他位置，包括踏面两侧及踏面内部的温度在摩擦面之后达到峰值；之后随着制动的结束，各部分温度开始逐渐下降，由温度云图可以看出，最高温度逐渐向轮辋内部偏移。
　　分析温度随时间变化曲线，可见图（a）中▲线与图（b）中◆线温度相同，此处为踏面表面与闸瓦接触部分的正中位置，距离踏面外侧57mm。一旦制动开始，则此处温度急剧上升，在30秒左右达到最高温度160.528℃，对应温度云图中踏面红色的区域。而（a）图中的●线和╳线对应温度云图中踏面橙色的区域，由于他们位于（a）中▲线的两侧，温度的峰值比最高温度略低；因为二者与中心线距离相同，所以温度曲线大致重合。（a）中◆线和■线分布在踏面两侧，故温度峰值更低，由温度云图可见，制动结束后最高温度逐渐向轮辋内部偏移，故距踏面外侧近的◆线较晚达到温度峰值。分析（b）图中的各线，因最高温度逐渐向车轮内部偏移，所以随着深度的增加，各位置的温度峰值出现的时间逐渐延后。
　　在40～60秒，也就是制动过程趋近结束时，车轮各部分大致达到温度峰值。随着制动的结束，不同的位置峰值过后，温度大多有一个急剧下降的过程，最终在接近200秒时整体车轮温度大致相同，为50℃左右，但摩擦面仍保持整体最高温度。
　　4 车轮应力场仿真计算
　　通过间接耦合法，将上述温度载荷施加到重载货车车轮的模型上，并在对称面上施加对称约束，与轴配合处施加固定位移约束，建立相应的载荷步。从曲线可以看出，在制动过程中车轮踏面的热应力最大，与闸瓦直接接触的摩擦面出现最大热应力，踏面两侧以及随着轮辋深度增加各处的热应力在摩擦面之后达到峰值；随着制动过程的结束，车轮整体热应力迅速减小，由温度云图可看出，冷却过程中最大热应力逐渐出现在s型辐板的两个凹槽处。
　　分析应力随时间变化曲线，可见图（a）中■线与图（b）中■线应力相同，此处为踏面表面与闸瓦接触部分的正中位置。一旦制动开始，则此处温度急剧上升，导致该处的热应力也急剧上升，迅速达到最高应力，时间是30秒，为193.529Mpa，对应应力云图中踏面红色的区域。（a）图中的▲线和◆线由于高温的影响也能达到较高的热应力，但由于其分布在摩擦面两侧，所以距最高热应力值仍有差距。而（a）中╳线和●线离摩擦面更远，故应力峰值更低，距踏面内侧较近的●线甚至差不多无峰值，而且整条线有抖动的趋势，说明应力的变化并不平缓。对于（b）图中的各线，由于最高温度逐渐向车轮内部偏移，所以热应力峰值的分布也逐渐向轮辋内移动，随着深度的增加，各位置的热应力峰值出现的时间延后，但对于●线，由于距踏面最深，应力变化并不平缓且有凹槽，应力的峰值较早较小。
　　最终在接近200秒时整体车轮应力大致相同，为40MPa左右，但整体最高热应力却由摩擦面转移到了s型辐板的凹槽处，可见此处为强度薄弱处。
　　5 结论
　　（1）车轮的最高温度值出现在30s，为160.528℃，位于闸瓦与踏面的摩擦面处。
　　（2）车轮的最大热应力同样出现在30秒，位于闸瓦与踏面的摩擦面处，为193.529Mpa，小于该温度下材料的屈服强度。

紧急制动下重载货车车轮温度场和应力场分析

2016-05-11 09:03　来源: 互联网作者：袁征赵越强等浏览次数 3154

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