Aktivität 4: Anwenden von Lasten

Bei dieser Aktivität wenden Sie eine Kombination von strukturellen und thermischen Lasten auf die Bremsscheibe an. Schritte

• Wenden auf die Fläche der Nabenbohrung einen Druck an, um die durch eine Kollision (Schrumpfsitz) verursachte mechanische Last zwischen Welle und Bremsscheibe darzustellen.

• Fügen eine angewendete Temperatur zur selben Fläche der Nabenbohrung hinzu. Diese Fläche ist mit einer wassergekühlten Welle in Kontakt und hat daher eine relativ konstante Temperatur.

• Wenden Sie auf die Unterlagenkontaktfläche eine Wärmequelle an, um die Wärme darzustellen, die während des Bremsvorgangs durch Reibung entsteht.

• Wenden Sie eine Konvektionslast auf alle Flächen an, die der Umgebungsluft ausgesetzt sind, bis auf die Kontaktfläche des Bremsbelags.

  Dies ist eine konservative Annahme, da die Luftkühlung des Teils der Reibungsfläche ignoriert wird, die vom Bremsbelag nicht abgedeckt wird.

  

  Bremsscheibe ohne Lasten (links) und mit statischen und thermischen Lasten (rechts)

Voraussetzungen

• Aktivität 3 ist abgeschlossen.

Schritte

1. Wenden Sie eine strukturelle Last von 13.8 MPa auf die Fläche der Nabenbohrung an.

   

   1. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Lasten > Strukturelle Lasten), um das Dialogfeld Strukturelle Lasten zu öffnen.
   2. Legen Sie im Dialogfeld Strukturelle Lasten den Typ auf Druck fest.
   3. Wählen Sie die Fläche der Bohrung in der Mitte der Bremsscheibe aus.
      
      
   4. Legen Sie die Größe auf 13.8 MPa fest.
   5. Klicken Sie auf OK, um den Befehl anzuwenden und das Dialogfeld zu schließen.

2. Fügen Sie eine thermische Last von 38 C zur selben Fläche der Nabenbohrung hinzu.

   1. Wählen Sie (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Lasten > Thermische Lasten), um das Dialogfeld Thermische Lasten zu öffnen.
   2. Legen Sie im Dialogfeld Thermische Lasten den Typ auf Angewendete Temperatur fest.
   3. Klicken Sie auf die Fläche der Nabenbohrung in der Mitte der Scheibe, um sie als Fläche auszuwählen.
   4. Legen Sie den Temperaturwert auf 38 C fest.
      
      
   5. Klicken Sie auf OK, um den Befehl zu übernehmen und das Dialogfeld Thermische Lasten zu schließen.

3. Wenden Sie eine Wärmequelle von 36500 W/(m^2 K) auf die Kontaktfläche des Bremsbelags pro Flächeneinheit an.

   1. Wählen Sie (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Lasten > Thermische Lasten), um das Dialogfeld Thermische Lasten zu öffnen.
   2. Legen Sie im Dialogfeld Thermische Lasten den Typ auf Wärmequelle fest.
   3. Wählen Sie die Fläche der Bremsscheibe aus, mit der der Bremsbelag in Kontakt tritt.
      
      
   4. Aktivieren Sie im Dialogfeld Thermische Lasten die Option Einheitenbereich. Sie geben die Wärmequelle pro Einheitenbereich und nicht die gesamte Wärmezufuhr an.
   5. Klicken Sie auf Wärmeeinheiten ändern, und wählen Sie W/m^2 aus der nebenstehenden Dropdown-Liste.
   6. Legen Sie den Wärmequellenwert auf 36500 W/(m^2 K) fest. Dieser Wert repräsentiert die durchschnittliche Wärmezufuhr bei mehreren Start-/Lauf-/Stopp-Zyklen.
   7. Klicken Sie auf OK, um die Befehle anzuwenden und das Dialogfeld zu schließen.

4. Wenden Sie abschließend eine Konvektionslast auf alle Flächen an, die der Umgebungsluft ausgesetzt sind, mit Ausnahme der Kontaktfläche des Bremsbelags. Wählen Sie zunächst alle Flächen der Bremsscheibe aus, und wählen Sie Konvektion im Dialogfeld Thermische Lasten. Heben Sie dann die Auswahl der Flächen auf, die ausgenommen werden.

   1. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Auswählen > Auswahlfilter), und stellen Sie sicher, dass die Option Durchgang auswählen aktiviert ist. Aktivieren Sie andernfalls das Kontrollkästchen.

      Anmerkung: Diese Option muss aktiviert sein, damit die nicht sichtbaren Flächen auf der Rückseite mit ausgewählt werden.

   2. Klicken Sie auf (Arbeitsbereich Simulation > Registerkarte Setup > Gruppe Lasten > Thermische Lasten), um das Dialogfeld Thermische Lasten zu öffnen.
   3. Legen Sie im Dialogfeld Thermische Lasten den Typ auf Konvektion fest.
   4. Klicken Sie mit der Maus, und ziehen Sie ein Auswahlfenster um das gesamte Bremsscheibenmodell. Im Dialogfeld Thermische Lasten sollte angegeben sein, dass 93 Flächen ausgewählt sind.

      Anmerkung: Die Fläche der Nabenbohrung wird automatisch aus dem Auswahlsatz ausgeschlossen, da auf diese Fläche bereits eine Temperaturlast angewendet wird.

      
      
      
   5. Heben Sie die Auswahl von Flächen auf, die keinen Luftkontakt haben. Denken Sie daran, dass die Symmetrieebenen einen Schnitt durch Volumenbereiche des vollständigen Modells darstellen:
      • Die Kontaktfläche des Bremsbelags (worauf die Wärmequelle angewendet wurde)
      • Zwei Flächen auf der XZ-Symmetrieebene.
      • Zwei Flächen auf der YZ-Symmetrieebene.
      • Acht Flächen auf der XY-Symmetrieebene

      Im Dialogfeld Thermische Lasten sollte jetzt angegeben sein, dass 80 Flächen ausgewählt sind.

      

5. Wenden Sie eine Konvektion von 190 W/(m^2 K) auf die verbleibenden 80 Flächen bei einer Umgebungstemperatur von 25 C an.

   1. Legen Sie im Dialogfeld Thermische Lasten den Konvektionswert auf 190 W/(m^2 K) fest.

      Dieser Wert berücksichtigt die Rotation der Bremsscheibe und dass dabei die Luft schneller über und durch die Bremsscheibe fließt. Der Wert ist deutlich größer, als für eine natürliche, nur durch Auftrieb verursachte Konvektion angemessen wäre.

   2. Ändern Sie den Temperaturwert in 25 C.
      
      
   3. Klicken Sie auf OK, um die Befehle anzuwenden und das Dialogfeld zu schließen.
   4. Klicken Sie auf die Startansicht, um die isometrische Vorgabeansicht des Modells wiederherzustellen.

Aktivität 4 - Zusammenfassung

Schritte bei dieser Aktivität

• Sie haben auf die Fläche der Nabenbohrung einen Druck angewendet, um die durch eine Kollision (Schrumpfsitz) verursachte mechanische Last zwischen Welle und Bremsscheibe darzustellen.
• Sie haben eine angewendete Temperatur zur selben Fläche der Nabenbohrung hinzugefügt, die in Kontakt mit einer wassergekühlten Welle ist.
• Sie haben auf die Unterlagenkontaktfläche eine Wärmequelle angewendet, um die Wärme darzustellen, die während des Bremsvorgangs durch Reibung entsteht.
• Sie haben eine Konvektionslast auf alle Flächen angewendet, die der Umgebungsluft ausgesetzt sind, bis auf die Kontaktfläche des Bremsbelags.