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NX Nastran:ブレーキ回転ローターの非線形過渡解析(NX Nastran SOL601)

キーワード) 熱・構造連成 回転ローター ディスクブレーキ

事例概要

自動車のディスクブレーキ回転ローターの過度応力解析を紹介します。熱―構造の連成が必要となるのは、回転ローターとパッドが接触したときに起こる熱伝達があるためです。摩擦により、熱が生成し、不均一な熱膨張によって応力が生じます。この解析では、NX Nastran Sol601とTMCPARAカードの組合せで、回転ローターのインナーとアウターの温度と変位を調べることが可能です。
 本事例では、回転ローターの穴周辺の節点を完全拘束し、回転ローターのインナーとアウターの表面に熱流束と熱伝達率およびフィンとハットの表面に熱伝達率を与えて熱応力解析を行いました。

これはディスクブレーキの回転ローターの解析モデル、拘束箇所、出力箇所および部分的な名称を示しています。回転ローターを約2800個の六面体要素でモデル化しました。

これはブレーキを踏んだり離れたりすることによるインナーとアウターの変位及び温度と時間との関係図を示しています。時間に伴い、温度と変位が上がったり、下がったりしています。傾向的に上がっていることが分かります。

これは回転ローター断面の原形図と変形図を重ねたコンター図です。全体的にインナー側に倒れていることが分かります。この現象を生じる原因はインナー側の熱がハットに流れることによって、インナー側の温度がアウター側の温度より低くなるためです。

これは回転ローターの応力コンター図を示しています。全体的に不均一な温度変化によって、穴の付近の応力が最大になることが分かります。