해석배경
자동차 감속 시 브레이크 디스크와 패드의 운동 에너지는 마찰로 인해 열 에너지로 변환되며 이 과정에서 온도가 너무 높아지면 브레이크의 성능이 저하 될 수 있습니다. 자세히 설명하자면 디스크의 부적절한 변형이 생길 경우에 저더현상이 발생하고 이는 제동 시스템의 소음 및 진동을 유발할뿐만 아니라 반복적 열 응력으로 인한 열 균열을 유발합니다. 따라서 브레이크 디스크의 온도 상승 및 열 변형을 조사하기 위한 테스트가 필요합니다.
※ 저더(judder) : 브레이크의 열변형으로 유발된 차체 및 스티어링의 떨림현상
실험 관련 이미지
해석목적
자동차 최대 속도에서 정지 상태까지 속도가 감소하는 동안의 브레이크 디스크의 열 변형을 측정을 통해 예측함으로서 저더(Judder)현상을 방지하기 위함
해석모델 및 해석조건
브레이크 디스크 캐드 모델 및 축대칭 모델
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측면 도어에 강체 원기둥으로 수직방향 하중
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적용산출된 하중-변위 곡선에서 정적강성 평가
열전도율 (좌) – 비열 (우) 함수 값
브레이크 디스크 적용된 경계조건
위 이미지는 모델에 지정된 경계 조건을 보여줍니다. 절단부에는 열 구배조건을 적용하고 나머지 파트에는 모델 절점 온도 조건으로 적용합니다. 최대 속도에서 정지 위치까지 제동 과정에서 생성 된 열 에너지는 위의 공식으로 디스크에 적용됩니다.
해석결과
midas NFX 열 응력해석에 따라 온도 및 변형 분포를 확인할 수 있습니다. 브레이크 디스크의 최종 온도 및 변형은 423 ℃ 및 0.702 mm입니다.
온도분포 해석결과 (위) – 열변형 해석결과 (아래)
