盘式制动器热-结构耦合分析及优化

摘要

以特种车辆盘式制动器为研究对象，基于Abaqus建立了制动器热-结构耦合模型，对紧急制动和连续制动工况下制动盘温度和应力特性进行了分析，并进行了制动器台架试验。结果表明，热-结构耦合仿真最大误差为5.23%。构建盘式制动器多目标优化数学模型，以制动盘最高温度和最大应力为优化目标对制动器设计参数进行优化。结合随机抽样方法和制动器热-结构耦合仿真模型，建立训练数据集。采用BP神经网络进行模型训练，建立优化目标与优化变量间的BP神经网络预测模型，基于正交试验设计和极差分析法进行设计参数的影响性分析。采用多目标灰狼优化算法(multi-objective grey wolf optimizer, MOGWO)对制动器多目标优化问题进行求解，得出Pareto最优解集。相比于原始方案，优化方案紧急制动工况下制动盘最高温度降低6.77%,最大应力降低14.24%;连续制动工况下制动盘中心最高温度降低5.60%,最大应力降低8.57%。

关键词

盘式制动器 / 热-结构耦合分析 / BP神经网络 / 多目标灰狼优化算法 / Pareto最优解集