بررسي عددي اثر ترمز گيري‌هاي شديد و تكرارشونده بر عمر خستگي ديسك ترمز خودروهاي سنگين

كارشناسي ‌ارشد

ديسك ترمز به‌طور گسترده در موتورسيكلت‌ها، وسايل نقليه سواري و سنگين، قطار و ارابه فرود هواپيما مورداستفاده قرار مي‌گيرد. شكست از نوع خستگي به عنوان عامل اصلي در كاهش عمر مفيد ديسك‌هاي ترمز خودروهاي سنگين شناخته شده است. اين مسئله به دليل بارهاي حرارتي شديد اعمال شده به ديسك طي سيكل‌هاي فرآيند ترمز گيري است. در اين پژوهش، تجزيه و تحليل ترمومكانيكي گذراي يك مدل سه‌بعدي جفت ترمز گيري (ديسك و پد) براي ارزيابي دما و تنش‌هاي حرارتي در ديسك ترمز طي يك سيكل ترمز گيري (شامل فازهاي ترمز گيري و خنك شوندگي) انجام گرفته و با استفاده از نتايج حاصله برآورد عمر خستگي به كمك نرم‌افزار المان محدود صورت پذيرفت. توزيع دما در سطح ديسك ترمز به صورت غيريكنواخت مشاهده شد كه باعث ايجاد لكه‌هاي گرم در سطح مي‌شوند و اين مناطق منجر به توزيع نامتناسب تنش‌هاي حرارتي بر روي سطوح اصطكاكي مي‌شوند. به منظور مقايسه عمر خستگي ديسك در شتاب‌هاي كاهنده مختلف خودرو، سه مود مختلف ترمز گيري تعريف شد(تفاوت مودها در سرعت‌هاي اوليه خودرو و زمان ترمز گيري است) و در هر مود، شش مورد ترمز گيري با شتاب‌هاي كاهنده مختلف، از طريق نرم‌افزار شبيه‌سازي عددي بررسي شدند. پس از آن، نتايج حاصل از تجزيه و تحليل‌هاي اجزا محدود براي تعيين مقدار عمر خستگي در نرم‌افزار خستگي FE-SAFE با استفاده از مدل تخمين عمر خستگي كرنش پايه Smith-Watson-Topper (SWT) مورداستفاده قرار گرفت. نتايج نشان داد كه تعداد سيكل‌هاي ترمز گيري قبل از شروع ترك خوردن در ديسك(عمر خستگي) به‌طور قابل‌توجهي در مناطق گرم نسبت به بقيه سطوح ديسك پايين‌تر است. همچنين مشخص شد كه عمر خستگي ديسك ترمز به‌طور غيرخطي با افزايش شتاب كاهش پيدا مي‌كند. علاوه بر اين، از روش تحليلي نيز (استفاده از معادلات تنش گذرا) براي برآورد تنش‌هاي حرارتي و پيش‌بيني عمر خستگي در سطح ديسك استفاده گرديد.

192923

دانشگاه علم و صنعت ايران

سازه و بدنه خودرو

دكتر حامد سعيدي گوگرچين