Page 108 - 摩擦学学报2025年第5期

742 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

进一步地，提取不同尺寸摩擦块与制动盘滑动摩 外，摩擦块以及夹钳在摩擦力的作用下向制动盘转动
擦过程中制动系统耦合模态振型，结果如图10所示. 方向弯曲，这表明制动系统的不稳定振动主要来自于
其中，U表示模态振型，无单位. 可以看出，摩擦块尺 摩擦块与制动盘滑动摩擦产生的切向振动. 综合复模
寸对制动系统耦合模态振型没有显著影响，其主要表 态仿真分析可以发现，在本文中的研究条件下摩擦块
现为制动夹钳的弯曲变形以及制动盘的面外模态. 此 尺寸的变化并未显著改变制动系统的模态耦合特性.

U U
+1.370e+00 +1.332e+00
+1.256e+00 +1.221e+00
+1.142e+00 +1.110e+00
+1.028e+00 +9.993e−01
+9.137e−01 +8.883e−01
+7.995e−01 +7.773e−01
+6.852e−01 +6.662e−01
+5.710e−01 +5.552e−01
+4.568e−01 +4.441e−01
+3.426e−01 +3.331e−01
+2.284e−01 +2.221e−01
+1.142e−01 +1.110e−01
+0.000e+00 Φ28.64 +0.000e+00 Φ31.84

U U
−1.229e+00 +1.251e+00
−1.191e+00 +1.147e+00
−1.083e+00 +1.043e+00
−9.746e−01 +9.384e−01
−8.663e−01 +8.342e−01
−7.580e−01 +7.299e−01
−6.497e−01 +6.256e−01
−5.414e−01 +5.213e−01
−4.332e−01 +4.171e−01
−3.249e−01 +3.128e−01
−2.166e−01 +2.085e−01
−1.083e−01 +1.043e−01
−0.000e+00 Φ35.08 +0.000e+00 Φ38.28
Fig. 10 The mode shapes of the coupling mode of the braking system during the sliding friction
process between friction blocks of different sizes and brake discs
图 10 不同尺寸摩擦块与制动盘滑动摩擦过程制动系统耦合模态振型

3.3 瞬态动力学仿真分析 摩擦块与制动盘滑动摩擦产生的摩擦自激振动强度则

本文中采用ABAQUS显式求解器(Abaqus/Explicit) 明显小于前者，其振动信号也要相对平缓，其中Φ35.08
开展瞬态动力学仿真分析以进一步探究不同尺寸摩 摩擦块振动系统的振动幅值最小，稳定性最好.
擦块与制动盘滑动摩擦过程的制动摩擦自激振动特

性. 基于ABAQUS软件显式求解器开展瞬态动力学仿 9
[16]
真已有较多文献进行了详细介绍 ，本文中将不再展开 −9 0 ϕ28.64
复述. 在瞬态动力学仿真分析中，将计算时间总长设 9 0
−5
置为1 s，时间增量步长为2×10 s，即采样频率为50 kHz. Normal vibration acceleration/(10 6 m/s 2 ) −9 ϕ31.84
此外，为增强瞬态动力学仿真分析的收敛性，在0~ 9 0
0.01 s线性加载制动力至稳定值(500 N)，而后在0.01~ −9 ϕ35.08
0.02 s内线性加载制动盘转速至稳定值(100 r/min)，其 9 0
余边界条件与复模态仿真分析一致. −9 ϕ38.28
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
图11所示为不同尺寸摩擦块与制动盘滑动摩擦产 Time/s
生的摩擦自激振动时域特性，Φ28.64和Φ38.28摩擦块 Fig. 11 The friction-induced vibration during the sliding
与制动盘滑动摩擦产生的摩擦自激振动强度较大，出 friction process between friction blocks of
different sizes and brake discs
现了剧烈的高频振动，而且这2个制动系统的振动信号
图 11 不同尺寸摩擦块与制动盘滑动摩擦
具有明显间歇性波动的特征；相反地，Φ31.84和Φ35.08 过程产生的摩擦自激振动