[发明专利]一种面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法及制动盘

权利要求书

1.一种面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)选择设计变量及目标函数；

2)获取关于所有设计变量的初始取值建立盘式制动器系统的制动尖叫复模态有限元简化模型；

3)根据所有设计变量的初始取值,采用中心复合试验设计方法采样获取样本点；

4)求解盘式制动器系统复特征值，判断不稳定模态，计算加权制动尖叫倾向系数；

5)构造加权制动尖叫倾向系数的二阶近似响应面模型；

6)检验响应面模型是否满足要求；

7)通过多岛遗传算法对响应面模型进行优化，得到设计变量的优化值；

8)检验优化结果。

2.根据权利要求1所述的面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤1)中选取制动盘的弹性模量，制动盘面厚度，散热筋高度，以及盘帽高度为设计变量，以加权制动尖叫倾向系数为目标函数。

3.根据权利要求2所述的面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，所述加权制动尖叫倾向系数通过以下表达式计算：

其中，为盘式制动器系统复特征值实部最大值除以其对所在不稳定频率的虚部值，为盘式制动器系统复特征值实部与其对所在不稳定频率的虚部值的比值的最大值，j为不稳定频率个数，i为正实数，i＝1、2、3...j，A_i为盘式制动器系统复特征值的实部,B_i为盘式制动器系统复特征值的虚部且A_i0,,B_i0，W₁,W₂,W₃为加权系数,分别取值为0.45，0.45，0.1。

4.根据权利要求1所述的面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：获取关于所有设计变量的初始取值对通风制动盘、制动块进行三维建模，对制动盘和制动块进行网格划分，制动盘网格划分时选用六面体主导网格划分方法，制动盘整体网格划分设置完成后对局部结构进行细化，采用Face Meshing对制动盘两个端面新建映射面网格划分，使两个制动盘端面能够生成纯六面体网格，并排除楔形单元对有限元分析的干扰。

5.根据权利要求1所述的面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤3)中根据所有设计变量的初始取值,在原取值波动10％范围内采用中心复合试验设计方法采样获取样本点。

6.根据权利要求1所述的面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：将所述样本点代入所述盘式制动器制动尖叫复模态有限元简化模型中求解复特征值,根据具有正实部的复特征值判断所述盘式制动器系统的不稳定模态，并计算该样本点的加权制动尖叫倾向系数。

7.根据权利要求1所述的面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤5)具体为：根据试验设计结果，用最小二乘法计算回归系数矩阵，构造加权制动尖叫倾向系数的二阶近似响应面模型。

8.根据权利要求1所述的面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤6)具体为：通过F检验来检验响应面模型是否满足精度要求，是则进行下一步骤，否则返回步骤3)。

9.根据权利要求1所述的面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法，其特征在于，所述步骤8)具体为：将所述设计变量的优化值代入到盘式制动器制动尖叫复模态有限元简化模型中求解复特征值,计算优化后的加权制动尖叫倾向系数，并与优化前的加权制动尖叫倾向系数进行对比。

10.一种制动盘，其特征在于，所述制动盘根据权利要求1-9任意一项所述面向制动尖叫的制动盘结构优化设计方法得到。