Page 34 - 摩擦学学报2025年第8期

1132 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

利用扫描电子显微镜对1次制动和多次制动工况下摩
擦块的剖面进行观测，摩擦块剖面的SEM照片如图8
所示，可以看到在单次和多次制动工况下，摩擦块均
出现了平行于摩擦表面的裂纹. 在单次制动工况下，
Friction direction 摩擦块截面内部出现裂纹，沿着剥落向外延伸，分布

Before running-in After running-in 在靠近摩擦界面处，且裂纹长度较短，如图8(a)所示，
最小裂纹长度为43 μm，最大裂纹长度为63 μm，平均
长度为51 μm. 而在多次制动工况下，靠近摩擦界面处
的裂纹数量增多，且裂纹不仅出现在摩擦表面附近，
基体内部也有裂纹产生，裂纹长度较长，如图8(b)所
After one braking After five brakings 示，最小裂纹长度为94 μm，最大裂纹长度为186 μm，
平均长度为149.2 μm. 可见，多次制动后裂纹的最小
Fig. 4 Overall surface condition of the friction block
图 4 摩擦块整体表面结果 长度、最大长度和平均长度均大于单次制动.

后沿摩擦方向上，摩擦块表面轮廓的移动标准差(Std) 3 有限元仿真分析

远大于多次制动. 然而，在垂直于摩擦方向上，单次制 3.1 模型建立
动和多次制动后摩擦块表面二维轮廓的移动标准差 为了揭示制动过程中摩擦块磨损行为的变化规
互有高低，如图7(b)所示，这是因为虽然多次制动后摩 律，按照缩比制动试验台建立了热机耦合仿真分析模

擦块表面接触平台的面积较大，但局部剥落也较大. 型，模型中包含制动盘、摩擦块和夹具，如图9所示. 采
为了进一步揭示多次制动对摩擦块损伤的影响， 用精度较高的六面体单元对模型进行网格划分，并对

(a) (b)
Furrow Furrow

Spalling
Spalling

Contact plareaus Contact plareaus
10 μm 10 μm

Fig. 5 SEM micrographs of the wear characteristics of the friction block: (a) after one braking; (b) after five brakings
图 5 摩擦块磨损特征显的SEM照片：(a)制动1次后；(b)制动5次后

(a) 3.419 (b) 3.419

z/μm z/μm
13.8 y/mm 2.564 19.7 y/mm 2.564
1.709 1.709
0.855 0.855

1.140 1.140
2.279 2.279
x/mm 3.419 x/mm 3.419
−51.7 4.558 −58.1 4.558

Fig. 6 Contour characteristics of the friction block: (a) local contour of the friction block surface after one braking;
(b) local contour of the friction block surface after five brakings
图 6 摩擦块的轮廓特征：(a)制动1次后摩擦块表面局部轮廓；(b)制动5次后摩擦块表面局部轮廓