Шимановский А.О. Изменение напряженно-деформированного состояния элементов дискового тормоза при торможении / А.О.Шимановский, О.А. Суханова // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. – 2020. – № 4 (68). – С. 58–64. – DOI: 10.26731/1813-9108.2020.4(68).58-64
10.26731/1813-9108.2020.4(68).58-64
Элементы тормозной системы, предназначенной для обеспечения безопасности движения транспортных средств, в процессе эксплуатации подвергаются значительным динамическим нагрузкам. В связи с этим актуальной является задача анализа контактного взаимодействия деталей дискового тормоза. В работе рассматривается напряженно-деформированное состояние тел, моделирующих элементы тормозной системы, которые находятся в динамическом контактном взаимодействии при работе тормоза. В среде пакета ANSYS/LS-DYNA созданы конечно-элементные модели тормозного диска и колодки, взаимодействующих по поверхности, имеющей форму сектора круга. Выполнены расчеты напряжений и деформаций деталей дискового тормоза при заданном законе сближения тормозного диска и колодки, сопровождающемся вращением тормозного диска. Приведены распределения эквивалентных по Мизесу пластических деформаций, касательных напряжений в тормозном диске и колодке вблизи области контакта для случаев внедрения колодки в неподвижный тормозной диск и при его вращении. Получены зависимости пластических деформаций в тормозном диске, колодке и системе в целом для различных угловых скоростей вращения диска. Показано, что увеличение скорости вращения диска приводит к существенному росту пластических деформаций. Проанализировано влияние статического и динамического коэффициентов трения на изменение напряженно-деформированного состояния. Установлено, что увеличение статического коэффициента трения не приводит к заметному росту пластических деформаций соприкасающихся деталей. Применение разработанной методики решения контактной задачи об упругопластическом взаимодействии деталей тормозной системы дает возможность оптимизации ее конструкции.
1. Sergienko V.P. Noise and vibration in friction systems / V.P. Sergienko, S.N. Bukharov. Cham : Springer, 2014. 251 p.
2. Колесников И.В. Способы снижения шума и вибраций при проектировании, производстве и эксплуатации железнодорожного подвижного состава / И.В. Колесников, С.Ф. Подуст, С.С. Подуст, А.Н. Чукарин. Москва : ВИНИТИ РАН, 2015. 216 с.
3. Механика контактных взаимодействий. Москва : ФИЗМАТЛИТ, 2001. 672 с.
4. Gautam Sh.P. Finite element analysis of disc brake using Ansys Workbench software / Sh.P. Gautam [et al.] // International Journal of Scientific & Engineering Research. 2015. Vol. 6. Is. 4. Pp. 1954–1959.
5. Gupta I. Thermal analysis of rotor disc of disc brake of Baja Sae 2013 car through finite element analysis / I. Gupta, G. Saxena, V. Modi // International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) : International Conference On Emerging Trends in Mechanical and Electrical Engineering (ICETMEE), 13th-14th March. 2014. Pp. 324–329.
6. Туранов Р.А. Анализ точности сходимости численного решения метода конечных элементов и контактной задачи твердого деформируемого тела на примере соединения крыла самолета с фюзеляжем / Р.А. Туранов, А.А. Пыхалов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2019. Т. 62, № 2. С. 127–133.
7. Pateriya J. Brake disc analysis with the help of Ansys software / J. Pateriya, R.K. Yadav, V. Mukhraiya, P. Sing // International Journal of Mechanical Engineering and Technology (IJMET). 2015. Vol. 6. Is. 11. Pp. 114–122.
8. Sarkar C. Transient thermo-elastic analysis of disk brake / C. Sarkar, H. Hirani // International Journal of Current Engineering and Technology. 2015. Vol. 5. No. 1. Pp. 413–418.
9. Belhocine A. Numerical investigation of a three-dimensional disc-pad model with and without thermal effects / A. Belhocine // Thermal science. 2015. Vol. 19. No. 6. Pp. 2195–2204.
10. Вольченко Д.А. Напряженно-деформированное состояние различных типов дисков в тормозных устройствах транспортных средств / Д.А. Вольченко, Н.А. Вольченко, В.С. Скрыпнык, В.Я. Малык, Д.Ю. Журавлев // Проблеми тертя та зношування. 2018. № 2(79). С. 16–27.
11. Belhocine A. Thermomechanical modelling of disc brake contact phenomena / A. Belhocine, M. Bouchetara // FME Transactions. 2013. Vol. 41. No. 1. Pp. 59–65.
12. Agnihotri V. Optimized thermo-structural analysis of solid and vented disc brake using finite element method (a case study) / V. Agnihotri, M.K. Chopra // Journal of Mechanical and Civil Engineering. 2014. Vol. 11. Is. 4. Pp. 40–49.
13. Чебаков М.И. Моделирование контактного взаимодействия элементов дискового тормоза / М.И. Чебаков, А.А. Ляпин // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2016. № 14. С. 36–39.
14. Shimanovsky A. Modeling of the pantograph – catenary wire contact interaction / A. Shimanovsky, V. Yakubovich, I. Kapliuk // Procedia Engineering. 2016. Vol. 134. Pp. 284–290.
15. Суханова О.А. Анализ пластических деформаций при скольжении сферической колодки по поверхности плиты / О.А. Суханова // Механика, Исследования и инновации. 2018. Вып. 11. С. 230–234.
16. Суханова О.А. Конечно-элементное моделирование взаимодействия элементов дискового тормоза / О.А. Суханова // Строительство, материаловедение, машиностроение: сб. научн. трудов. Днепр, 2018. Вып. 106. С. 129–134.