تحلیل و شبیه سازی حرارتی- مکانیکی دیسک و لنت ترمز ساخته شده از مواد fg

در حین ترمزگیری وسائل نقلیه، انرژی مکانیکی وسیله متحرک به انرژی حرارتی تبدیل می شود و حرارت تولید شده بین دیسک و لنت ترمز پخش می گردد. شوک حرارتی وارده به سطح دیسک ترمز باعث ایجاد گرادیان دمایی و همچنین تنش های حرارتی بالا در دیسک می شود. در نتیجه این تنش های حرارتی، ترک های طولی در سطح تماس آنها ایجاد شده و باعث کاهش عمر دیسک می گردد. استفاده از مواد جدید در طراحی و ساخت دیسک ترمز، تأثیر بسزایی در بازدهی و قابلیت اعتماد سیستم ترمز قطار خواهد داشت. مواد fg به مواد کامپوزیتی غیرهمگنی گفته می شود که خواص مکانیکی و ترمومکانیکی آن بطور پیوسته و تدریجی از یک سطح به سطح دیگر تغییر می کند. با این روش استحکام ماده در مقابل تنش های حرارتی، تنش های پسماند، عوامل تمرکز تنش بیشتر شده و مقاومت سایشی در سطح تماس افزایش می یابد. در این پایان نامه، رفتار ترمومکانیکی دیسک ترمز لکوموتیو er24pc و همچنین تاثیر ماده fg بر عملکرد آن با استفاده از روش المان محدود گذرا بررسی شده است. روش تحلیل در این پایان نامه کوپل حرارتی – مکانیکی غیر مستقیم می باشد که با استفاده از نرم افزار ansys انجام شده است. گرمایی که به سطح هر دیسک وارد می شود بر حسب زمان ترمزی محاسبه و در فرایند شبیه سازی، به عنوان بار حرارتی به سطح دیسک وارد می گردد و میدان توزیع دما در آن تعیین می شود. بعد از تحلیل حرارتی، قیدهای مکانیکی و همچنین فشار حاصل از تماس لنت با دیسک بر روی مدل اعمال می گردد و با استفاده از میدان توزیع دما، تنش های ترمومکانیکی در دیسک ترمز محاسبه می گردد. در این مطالعه، تاثیر مواد fg بر کاهش تنش های حرارتی و افزایش عمر آنها بررسی شده و ماده fg مناسب پیشنهاد گردیده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که با استفاده از ماده fg مناسب می توان ضریب اطمینان طراحی را بهبود بخشید.