今回は、 自動車のディスクブレーキの3Dの過渡的動解析の例を紹介します。 モデルは摩擦を考慮した接触、大変形、熱-構造の強連成が含まれます。 熱-構造の連成が必要となるのは、ローターとパッドが接触したときにだけ起こる 伝導性熱伝達があるためです。 摩擦によって、熱が生成し、不均一な熱膨張によって応力が生じます。

ブレーキの ジオメトリを下の図1に示します。 このシミュレーションでは、穴やスリットを無視して、より簡略化された ブレーキディスク/ローターモデルを使用しています。

図1.　ブレーキの概要図

多くの ブレーキの解析とは違い、このモデルではローターの減速は定義されていません。 その代わりに、ローターには自動車の速度200km/hに相当する初期角速度が与えられています。 さらに、自動車の慣性分を考慮するため、ローターの中心に集中マスが定義されています。 ブレーキパッドに強いブレーキ力がかかり、数値シミュレーションに よってローターの減速が計算されます。

シミュレーション中の 温度分布は上のアニメーションに示しています。 時間刻みは一定ではありません。 初めは、ディスクに大きな角速度がかけられているため、ステップはとても小さくとっています。 ディスクの回転速度が落ちるにつれ、ステップはだんだん大きくなり、 ローターの回転が止まってからは、かなり大きなステップがとられ、 ブレーキの冷却までがシミュレーションされています。

この解析では、 接触摩擦や熱-構造の連成などを含む多くの複雑な問題をADINAで解くことができることを 示しています。

キー ワード :
ディスクブレーキ、熱‐構造連成解析、摩擦、接触、ブレーキシミュレーション、過渡的動解析