盘式制动器制动噪声的数值模拟及分析

论文摘要

随着车辆噪声法规的不断严格化,各种解决车辆噪声的措施日益受到汽车工业界的重视。制动器结构中取代能排放有害物质的石棉摩擦材料的金属摩擦材料的应用以及结构的轻量化,都会不同程度地改变制动器结构的动态稳定性,甚至致使制动器振动噪声问题恶化。制动器振动噪声问题得到了越来越多的关注,成为企业界迫切需要解决的问题之一。本文主要做了以下工作:(1)建立了粘弹材料盘式制动器摩擦片振动的有限元模型,并模拟实际情况,利用NASTRAN软件对不同粘弹性的摩擦片进行模态分析。对模态参数进行对比分析后结果表明,粘弹材料的阻尼损耗因子是影响摩擦片振动和噪声的重要因素。(2)通过对摩擦片的材料试验,验证了粘弹性材料的阻尼损耗因子对制动噪声的影响。(3)建立了盘式制动器的三维实体有限元模型,耦合了摩擦力的影响,运用有限元分析软件求解摩擦系统运动方程的复特征根,根据复特征根的实部出现正值来判定系统发生失稳的模态,也就是可能产生摩擦噪声的模态。讨论了摩擦系数对摩擦噪声的影响。(4)仿真计算结果表明:摩擦噪声发生时具有模态耦合的特点。随着摩擦系数的变化,相邻模态的频率曲线可能出现重合的现象,从而具有发生摩擦噪声的倾向;摩擦系数对摩擦噪声的产生有重要影响。随着摩擦系数的增大,耦合模态的复特征值实部值将增大,表明制动系统产生摩擦噪声的倾向增大。(5)建立制动器有限元模型,通过瞬态分析,经过傅立叶转化,获得制动盘表面速度边界条件,然后建立制动盘平面网格模型,由边界元方法计算得到了制动盘的声辐射。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 本文主要符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 制动噪声研究的历史和现状
• 1.2.1 摩擦制动噪声问题
• 1.2.2 摩擦噪声的分类
• 1.2.3 摩擦噪声机理研究
• 1.2.4 摩擦噪声试验研究
• 1.3 有限元方法研究摩擦噪声的进展
• 1.3.1 有限元方法研究摩擦噪声的模型
• 1.3.2 有限元方法研究摩擦噪声的分析方法
• 1.3.3 有限元方法研究摩擦噪声存在的局限性
• 1.4 论文的研究方法和主要内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 摩擦噪声的有限元仿真方法
• 2.1 有限元方法的基本原理
• 2.1.1 有限元方法的广泛应用
• 2.1.2 CAE仿真的优势
• 2.1.3 有限元动力分析方法
• 2.1.4 有限元复特征值分析
• 2.2 有限元分析软件NASTRAN简介
• 2.2.1 NASTRAN软件的特点和功能
• 2.2.2 NASTRAN软件分析需要的模型数据
• 2.2.3 MSC/NASTRAN输入文件的内容
• 2.2.4 DMAP语言
• 2.2.5 NASTRAN模态分析
• 2.2.6 NASTRAN复特征值分析
• 2.3 盘式制动器摩擦噪声研究的复特征值方法
• 2.4 有限元仿真结果的试验验证方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 摩擦片的材料对摩擦噪声的影响
• 3.1 摩擦片有限元模型的建立
• 3.2 边界条件
• 3.3 给定参数条件
• 3.4 有限元分析结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 摩擦片的振动与噪声试验研究
• 4.1 振动与噪声试验的目的
• 4.2 振动与噪声试验
• 4.2.1 试验原理及系统
• 4.2.2 试验依据
• 4.2.3 试验仪器及设备
• 4.2.4 试验对象
• 4.2.5 试验地点、时间及试验环境
• 4.2.6 实验方法
• 4.3 试验结果及数据分析
• 4.3.1 噪声的声压级
• 4.3.2 噪声的频谱
• 4.4 本章小结
• 第5章 盘式制动器有限元模型
• 5.1 盘式制动器的模型
• 5.1.1 摩擦运动界面的模拟模型
• 5.1.2 盘式制动器的有限元运动方程
• 5.2 盘式制动器的有限元模型
• 5.2.1 盘式制动器的几何实体模型
• 5.2.2 盘式制动器的有限元模型
• 5.2.3 NASTRAN分析输入文本的处理
• 5.3 本章小结
• 第6章 摩擦系数对摩擦噪声的影响
• 6.1 摩擦系数的设置
• 6.2 分析结果及讨论
• 6.2.1 模态频率的变化
• 6.2.2 模态藕合的出现
• 6.2.3 耦合模态的分类
• 6.3 本章小结
• 第7章 盘式制动器振动的辐射噪声
• 7.1 边界元理论
• 7.2 声辐射理论
• 7.3 盘式制动器的瞬态动力学分析
• 7.3.1 有限元分析模型的建立
• 7.3.2 边界条件和载荷的定义
• 7.3.3 分析结果的提取和转化
• 7.4 SYSNOISE简介
• 7.5 制动盘边界元模型的建立
• 7.6 结果分析
• 7.7 本章小结
• 论文总结及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢