アクティビティ 4: 荷重を適用する

このアクティビティでは、ブレーキロータに構造荷重と熱荷重の組み合わせを適用します。次のことを行いました。

ハブ穴の面に圧力を適用して、シャフトとロータ間の干渉によって生じる機械的荷重(焼ばめ)を表現します。
同じハブ穴の面に指定温度を追加します。この面は水冷シャフトに接触しています。したがって、温度が適切に維持されます。
パッドの接触面に熱源を適用して、ブレーキをかけたときの摩擦によって生じる熱を表します。
外気にさらされる面のうち、パッドの接触面を除くすべての面に、熱伝達荷重を適用します。

これは控えめな仮定になります。ここでは、摩擦面のうちブレーキパッドに覆われていない部分で生じる空気冷却を無視するためです。

荷重が適用されていないブレーキロータ(左)、構造荷重と熱荷重が適用されたブレーキロータ(右)。

前提条件

アクティビティ 3 を完了していること。

手順

ハブ穴の面に 13.8 MPa の構造荷重を適用します。
1. ([シミュレーション]作業スペース > [設定]タブ > [荷重]パネル > [構造荷重])を選択して、[構造荷重]ダイアログを開きます。
2. [構造荷重]ダイアログで、[タイプ]を [圧力]に設定します。
3. ロータハブの中心で穴の面を選択します。
4. [大きさ]を 13.8 MPa に設定します。
5. [OK]をクリックしてコマンドを確定し、ダイアログを閉じます。
同じハブ穴の面に 38 C の熱荷重を追加します。
1. ([シミュレーション]作業スペース > [設定]タブ > [荷重]パネル > [熱荷重])を選択して、[熱荷重]ダイアログを開きます。
2. [熱荷重]ダイアログで、[タイプ]を [指定温度]に設定します。
3. ロータの中心でハブ穴の面をクリックします。
4. [温度の値]を 38 C に設定します。
5. [OK]をクリックしてコマンドを確定し、[熱荷重]ダイアログを閉じます。
パッドの接触面に熱源 36500 W / (m^2 K)(単位面積あたり)を適用します。
1. ([シミュレーション]作業スペース > [設定]タブ > [荷重]パネル > [熱荷重])を選択して、[熱荷重]ダイアログを開きます。
2. [熱荷重]ダイアログで、[タイプ]を [熱源]に設定します。
3. ブレーキパッドによって発動されるロータの面を選択します。
4. [熱荷重]ダイアログで、[単位面積]オプションをアクティブにします。ここでは、熱入力の合計ではなく単位面積あたりの熱源を指定します。
5. [加熱の単位を変更]をクリックし、隣のドロップダウンリストから[W / m^2]を選択します。
6. [熱源の値]を 36500 W / (m^2 K)に設定します。この値は、複数の開始/実行/停止サイクルに対する経過時間の平均熱入力を表します。
7. [OK]をクリックしてコマンドを確定し、ダイアログを閉じます。
外気にさらされる面のうち、パッドの接触面を除くすべての面に、熱伝達荷重を適用します。まず、ブレーキロータのすべての面を選択し、[熱荷重]ダイアログから[熱伝達]を選択します。次に除外する面を選択解除します。
1. ([シミュレーション]作業スペース > [設定]タブ > [選択]パネル > [選択フィルタ])をクリックし、[裏側も選択]オプションがオンになっていることを確認します。オンになっていない場合は、チェックボックスをクリックしてオンにします。
  注: ビューから隠れている背面側の面を選択できるように、このオプションをオンにする必要があります。
2. ([シミュレーション]作業スペース > [設定]タブ > [荷重]パネル > [熱荷重])をクリックして、[熱荷重]ダイアログを開きます。
3. [熱荷重]ダイアログで、[タイプ]を [熱伝達]に設定します。
4. マウスをクリックし、ロータモデル全体を囲む選択ウィンドウを描画するようにドラッグします。[熱荷重]ダイアログには 93 個の面が選択されていることが示されます。
  注: ハブ穴の面は既に温度荷重が適用されているため、自動的に選択セットから除外されます。
5. 空気に接していない面を選択解除します。対称面はモデル全体の固体部分の断面を表していることに注意してください。
  - ブレーキパッドの接触面(熱源が適用された部分)。
  - XZ 対称面の 2 つの面。
  - YZ 対称面の 2 つの面。
  - XY 対称面の 8 つの面。
  これで、[熱荷重]ダイアログには 80 個の面が選択されていることが示されます。
残された 80 個の面に、周囲温度 25 C で 190 W/(m^2 K)の熱伝達を適用します。
1. [熱荷重]ダイアログで、[熱伝達率]を 190 W/(m^2 K)に設定します。
  この値にはロータの回転が考慮されており、ロータの上部と内部を通過する空気の流れの速度が上がります。この値は、浮力のみによって生じる自然対流の場合に適切な値よりかなり大きくなっています。
2. [温度の値]を 25 C に変更します。
3. [OK]をクリックしてコマンドを適用し、ダイアログを閉じます。
4. [ホーム]ビューをクリックして、モデルの既定のアイソメビューに戻ります。