杜丹丰 王麒麟

（东北林业大学交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040）

车辆制动性能的稳定性是决定汽车行驶安全的关键因素，车辆制动时产生的“热衰退”效应会导致车辆出现制动失效的问题。同时，制动块的过度磨损也会影响车辆的制动效能。盘式制动器具有稳定性强、结构简单等优点，其已经在乘用车领域占据主导性地位[1]。SiCp/Al复合材料具有密度低、热膨胀系数小、耐高温、耐疲劳以及耐磨损的特点，其凭借良好的耐磨损性能被广泛应用于航空航天、交通运输等领域[2-5]。为了研究SiCp/Al材料作为汽车制动块的实用性，该文建立了三维盘式制动器热力耦合有限元模型，并通过UMESHMOTION子程序计算单次制动过程中制动块的磨损深度，分析采用SiCp/Al制动块对制动过程中盘式制动器热弹性耦合特性的影响。

1 建立热弹性耦合过程的数学模型

1.1 制动过程摩擦热的产生及分配

假设汽车制动消耗的动能全部转化为摩擦副产生的热量，制动盘与制动块之间相互摩擦表面的热流密度q0满足公式（1）[6]。

式中：z为制动器的制动效能，其数值是车辆的减速度a和重力加速度g的比值；φ为制动器制动力分配系数；Ad为摩擦副实际接触面积，m2；b为车辆制动初速度，m/s；εp为制动盘表面载荷的分布系数；m为整车质量，kg。

1.2 建立盘式制动器热弹性耦合模型

为了研究制动过程中制动器温度的变化规律，该文采用瞬态热分析方法，并基于傅里叶方程及能量守恒定律开展相关研究工作。在笛卡尔坐标系下，瞬态热分析中温度场的控制方程如公式（2）所示[7]。……