用MSC.Marc进行刹车盘热机耦合分析想到的

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最近,也许是年龄的增长,内心不再躁动,我对自己专业的知识也越来越感兴趣。遇到一些工程问题,总想着能不能用力学来分析解释。

刚好在整理论文的时候,看到热机耦合(热力耦合)的知识。所谓的热机耦合,是指在载荷工况下,热对结构材料参数产生影响的情况。

工程中有什么问题是属于热机耦合呢?碟式刹车盘工作的时候就是典型的热力耦合问题:在压力作用下,摩擦片和制动轮相互摩擦,摩擦生热,温度升高,结构温度最多可达上百摄氏度。当温度升高的时候,摩擦片和制动轮的弹性模量、比热容、热传导系数以及接触面之间的摩擦系数都随之发生改变。

经过查找文献,发现这方面已经有不少资料,这些研究大多数是用Abaqus做的仿真。比如华南理工大学苏海赋的硕士论文《盘式制动器热机耦合有限元分析》。该文章对问题的阐述相当清晰,从几何模型、材料参数到边界条件都有比较详细的参数。由于没有现成的模型,我就按照论文所列出的参数在MSC.Marc中创建有限元模型进行分析。

当我花了一天多的时间查找并消化好相关资料,把模型都创建好之后,一个从旁边经过的同事看到模型问我:"你是不是在分析刹车盘?"我诧异的问她怎么知道。她说:"我之前有做过Abaqus练习,里面有一个例子啊!"于是我就看着她从Abaqus的帮助文档里找出了模型。

这一天多的忙碌,不仅让我对这个问题了解得更加清楚,也让我知道,为什么Abaqus在汽车行业应用越来越多,而使用MSC.Marc进行汽车相关模型分析的就比较少。并不是说Abaqus的非线性计算能力就更强。我觉得Abaqus提供了更多的汽车行业实际问题的模型,而MSC.Marc的相关例子比较少,就是这种差异的原因之一。

当然,从另外一方面来看,MSC.Marc提供的多数例子较为简单,易于让新手理解模型也没有错。