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反应烧结SiC制备SiC/B4C复合材料的研究
  • ISSN号:1002-185X
  • 期刊名称:《稀有金属材料与工程》
  • 时间:0
  • 分类:TG146[金属学及工艺—金属材料;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]东北大学材料与冶金学院,沈阳110819, [2]桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室,桂林543004
  • 相关基金:Projects(50872018,50902018)supposedbytheNationalNammlScienceFoundationofChina;Project(1099043)supportedbytheScienceandTechnologyinGuangxiProvince,China;Project(090302005)supportedbytheBasicResearchFundforNortheasternUniversity,China
中文摘要:

使用SiC网络陶瓷骨架增强的6061铝合金复合材料(SiCn/Al)制动盘可以减少高速列车的质量。采用有限元(FE)和计算流体动力学(CFD)方法计算在300 km/h速度下实施紧急制动过程中考虑气流冷却条件下SiCn/Al制动盘的热和应力。分析制动器总成及其界面的设计特点时考虑了传导、对流和辐射这三种传热的模式。结果表明,具有较高对流系数的气流冷却不仅降低制动中的最高温度,也降低了温度梯度,因为气流加速了制动盘上较热部分的热量散失。有效的气流冷却可以减少制动盘上热斑的形成和盘体的热变形。有无考虑气流冷却时,实施紧急制动后,制动盘最高温度分别为461 ℃和359 ℃。有无考虑气流冷却时,制动盘的等效压力可分别达到269和164 MPa。然而,在实施紧急制动时,制动盘表面的最大应力可能超过材料的屈服强度,这可能导致在不带冷却时制动盘的塑性损伤累积。模拟结果与实验结果相一致。

英文摘要:

The mass of high-speed trains can be reduced using the brake disk prepared with SiC network ceramic frame reinforced 6061 aluminum alloy composite (SiCn/Al). The thermal and stress analyses of SiCn/Al brake disk during emergency braking at a speed of 300 km/h considering airflow cooling were investigated using finite element (FE) and computational fluid dynamics (CFD) methods. All three modes of heat transfer (conduction, convection and radiation) were analyzed along with the design features of the brake assembly and their interfaces. The results suggested that the higher convection coefficients achieved with airflow cooling will not only reduce the maximum temperature in the braking but also reduce the thermal gradients, since heat will be removed faster from hotter parts of the disk. Airflow cooling should be effective to reduce the risk of hot spot formation and disc thermal distortion. The highest temperature after emergency braking was 461 °C and 359 °C without and with considering airflow cooling, respectively. The equivalent stress could reach 269 MPa and 164 MPa without and with considering airflow cooling, respectively. However, the maximum surface stress may exceed the material yield strength during an emergency braking, which may cause a plastic damage accumulation in a brake disk without cooling. The simulation results are consistent with the experimental results well.

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期刊信息
  • 《稀有金属材料与工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会 中国材料研究学会 西北有色金属研究院
  • 主编:张平祥
  • 地址:西安市51号信箱
  • 邮编:710016
  • 邮箱:RMME@c-nin.com
  • 电话:029-86231117
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-185X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1154/TG
  • 邮发代号:52-172
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国优秀期刊一等奖,中国有色金属工业优秀期刊1等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24715