盘式制动器的制动过程伴随着强烈的“热-应力-磨损”耦合现象,制动盘温度高、波动程度大,摩擦片磨损快且不均匀的问题,已经成为制约盘式制动器使用寿命的主要因素,因此,开展高压大型车用盘式制动器热摩擦磨损机理研究,对提高汽车制动安全性,有效提升制动性能具有重要的理论意义和实用价值。本文针对24.5吋灰铸铁制动盘和树脂基复合材料摩擦片所组成的摩擦副,采用试验研究、理论分析和数值计算相结合的方式,对其在1.2MPa气压下的热摩擦磨损机理进行研究。主要研究内容和结论如下:(1)通过制动盘与摩擦片在室温至800℃的拉压试验、热物性参数试验,建立制动盘与摩擦片的本构模型和热机耦合有限元分析模型。综合利用解析法和CFD技术,确定摩擦片、制动盘和空气之间的对流换热系数,并结合温度场试验,探讨制动盘与摩擦片在紧急制动工况和连续制动工况下温度场、应力场和接触压力的变化规律,证明温度场与应力场之间存在强耦合关系。(2)以树脂基复合摩擦材料为对象,进行销盘式摩擦磨损试验,研究摩擦系数、磨损率随温度的变化关系,建立合理的摩擦磨损模型。通过分析试验过程中摩擦力矩、磨损体积、磨损深度和接触压力的变化规律,得出磨损半径越大,磨损深度越大的结论。提出磨损深度不均匀度hNU和接触压力不均匀度piNU的概念,采用正交试验极差分析法,研究不同制动工况下压力分布对磨损深度的影响,得出当压力中心处于摩擦材料试样下半部分中心时,hNU和piNU最小,摩擦磨损性能最好的结论。(3)编写用户子程序UMESHMOTION,采用自动后处理热机耦合计算结果方式,实现盘式制动器热摩擦磨损行为的数值模拟,分析摩擦片磨损体积、磨损深度、摩擦力矩、接触压力和接触面积的变化规律,探究温度对磨损深度、接触压力和接触面积的影响。利用惯性台架试验,验证热摩擦磨损仿真的正确性,并采用扫描扫描电镜,观察磨损后摩擦片表面的微观形貌,研究温度对磨损机理的影响,得到不同制动时期的摩擦片磨损形式。