[发明专利]一种考虑热机耦合效应的制动尖叫预测方法

摘要

本发明涉及一种考虑热机耦合效应的制动尖叫预测方法，包括以下步骤：A，建立关键零件自由模态分析有限元模型；B，关键零件自由模态试验与对比；C，建立制动器复模态分析有限元模型；D，进行低温工况下制动器模态工况尖叫试验；E，基于低温工况试验数据的模型修正；F，热机耦合建模与分析；G，边界条件提取与分析；H，进行高温工况下制动器模态工况尖叫试验；I，基于高温工况试验数据的模型修正；J，不同温度尖叫频率预测。与现有技术相比，本发明有助于提高制动尖叫预测的精度，尤其是可以预测高温工况下汽车制动器的高频噪声，能够体现热机耦合效应导致的制动尖叫倾向的时变特征。

主权项

一种考虑热机耦合效应的制动尖叫预测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立关键零件自由模态分析有限元模型：采用三维建模软件建立制动器各关键零件的三维模型，简化细小结构，对简化后的模型划分网格，并定义各零件的材料属性，构建关键零件自由模态分析有限元模型，进行有限元分析，获取制动器关键零部件的自由模态；2)进行关键零件自由模态试验：对关键零件，包括制动盘和制动块，进行自由模态试验，并获取制动盘和制动块的模态频率和模态振型，将自由模态试验结果与有限元分析结果进行对比，若两者误差小于3％则判断该有限元模型有效，进行步骤3)，否则返回步骤1)；3)建立制动器复模态分析有限元模型：建立考虑通风制动盘、制动背板、摩擦衬片、制动钳与活塞的制动器复模态分析有限元模型，将真实制动盘初始端面跳动与制动盘初始厚薄差赋值到该有限元模型上，并考虑制动器系统各部件的连接关系以及制动器系统的运行状态，建立力边界条件；4)进行低温工况下制动器模态工况尖叫试验：将制动器安装在制动器惯量试验台上，进行低温工况下制动尖叫试验，测量转速、转矩、制动压力、制动钳振动、噪声、制动盘变形和温度信号，获取制动盘温度和制动盘的变形及噪声特征；5)基于低温工况试验数据的模型修正：根据低温工况试验的噪声特征，对步骤3)中的复模态仿真模型进行修正，使复模态仿真模型的仿真结果与低温工况的试验结果相符合，精度达到85％以上；6)建立制动器瞬态热机耦合分析模型：考虑制动器摩擦特性半经验模型和制动盘初始厚薄差和端面跳动，建立制动器瞬态热机耦合分析模型，并在制动器复模态分析有限元模型的基础上定义热边界条件，并在制动盘内、外摩擦衬片和内、外制动背板的对流表面施加热对流边界条件，在拖滞和紧急制动模式下进行有限元仿真，获得制动过程中的热机耦合效应，并获取热机耦合效应引起的制动盘厚薄差变化；7)构建高温工况下制动尖叫复模态仿真模型：根据步骤6)获取的热机耦合仿真结果，将典型温度下制动盘和摩擦衬片的节点应力、应变和接触压力作为边界条件导入到步骤3)中的复模态仿真模型中，构建高温工况下制动尖叫复模态仿真模型；8)进行高温工况下制动器模态工况尖叫试验：将制动器安装在制动器惯量试验台上，进行高温工况下制动尖叫试验，测量转速、转矩、制动压力、制动钳振动、噪声、制动盘变形和温度信号，获取制动盘温度和制动盘的变形及噪声特征；9)基于高温工况试验数据的模型修正：根据高温工况试验的噪声特征，对高温工况下制动尖叫复模态仿真模型进行修正，使高温工况下制动尖叫复模态仿真模型的仿真的结果与高温工况的试验试验结果相符合，提高模态频率预测的准确率；10)不同温度尖叫频率分析：根据修正后的制动尖叫复模态仿真模型，根据不同温度下的制动器系统的不稳定复特征值进行预测。