8.1 引言
本章工程实例详细介绍了如何对汽车制动器的噪声进行分析。在ANSYS 14.0中可以使用以下三种方法进行制动器噪声分析:线性非预应力模态分析(Linear non-prestressed modal),部分非线性摄动模态分析(Partial nonlinear perturbed modal)和完全非线性摄动模态分析(Full nonlinear perturbed modal)。本章实例可以通过使用滑动摩擦接触和复数特征值求解来预测制动器的不稳定模态。
随着制动盘尺寸越来越大,由于持续摩擦产生振荡导致制动器出现噪声,在汽车制造和设计中越来越受到重视。消除或减小刹车时的制动噪声,对于提高乘员舒适性非常重要,也是汽车设计中的一个重要课题。目前,存在两种常见的理论用于描述制动噪声的现象。
●粘性滑动理论(Stick-Slip Theory)。当静摩擦因数大于滑动摩擦因数时,制动系统发生自激振动。变化的摩擦力将能量引入到了一个不能完全将该能量消耗掉的系统从而导致制动器发生尖叫。
●模态耦合理论(Mode-Coupling Theory)。当两个相似特征的模态彼此耦合时,会将不稳定模态引入到制动系统中,这个不稳定的模态将会是引发制动器尖叫的主要原因。
这两种理论都认为制动器发生尖叫是因为制动器中的盘-板之间发生了变化。制动噪声一般分类如下。
●低频噪声(Low-frequency noise)。低频率噪声的一个例子是“呻吟”噪声,它主要发生在100~1000Hz的频率范围内。任何高于1000Hz的噪声都被认为是尖叫。
●低频尖叫(Low-frequency squeal)。制动器转盘的平面模态与制动盘的弯曲模态相互耦合导致低频尖叫。
●高频尖叫(High-frequency squeal)。制动器转盘的平面各模态之间发生耦合导致高频尖叫。
通过ANSYS的复模态分析可以确定低频尖叫和高频尖叫。