[simlab教程]：制动器尖叫分析
本教学案例演示了如何在给定制动器几何上创建有限元模型。
在开始之前，请将本教程中使用的文件复 制到您的工作目录。
教程讲解了边界条件的应用和问题的有限元分析。以及通过后处理工具分析制动过程中产生的不稳定模态。
包括以下练习：
1·在SimLab中设置问题
2·应用载荷和边界条件
3·解决任务
4·查看结果
一、启动SimLab
1.启动SimLab。
二、导入模型
1.在菜单栏中，单击File>Import>Database。此时将打开Import File对话框。
2.从Brake_Squeal.zip文件中选择保存到工作目录的Brake_Model.gda文件。
3.单击Open。Brake_Model.gda数据库加载到SimLab中。**.gda**文件仅包含几何数据。
三、创建解决方案
1.在Solutions功能区的Physics组中，单击Structural工具。此时将打开Create Solution对话框。
2.在Create Solution对话框中，定义以下选项：
a)对于Name ，输入Brake Squeal Analysis。
b)对于Solver，选择OptiStruct。
c)对于Solution type ，选择Brake Squeal Analysis。
d)对于select body，从Model Browser的装配选项卡中选择所有body，然后单击OK。
在Model Browser的解决方案选项卡中，创建包含所选主体的OptiStruct – non linear static解决方案。
四、创建Material和属性
4.1创建Material
1.在Analysis功能区的Property组中，单击Material工具。此时将打开Material对话框。
2.在Material对话框中，输入如下所示的值，然后单击Apply。
back-plane材料是在Model Browser的属性选项卡中创建的。
3.再创建三个Material。
a)在Material对话框中，输入如下所示的值，然后单击Apply。
b)在Material对话框中，输入如下所示的值，然后单击Apply。
c)在Material对话框中，输入如下所示的值，然后单击OK。
创建的材料将显示在Model Browser的Property选项卡中。
4.2Create Property
1.在Analysis功能区的Property组中，单击Property工具。此时将打开Analysis Property对话框。
2.在Analysis Property对话框中，输入如下所示的值。
3.在Model Browser的Assembly选项卡中，选择INNER-BACKPLATE和OUTER-BACKPLATE。
图7.将属性分配给backplate
4.在Analysis Property对话框中，单击Apply。
5.创建Insulators属性。
a)在Analysis Property对话框中，输入如下所示的值。
b)在Model Browser的装配选项卡中，选择INSULATOR-INNER和INSULATOR-OUTER。
c)在Analysis Property对话框中，单击Apply。
6.创建Rotor属性。
a)在Analysis Property对话框中，输入如下所示的值。
b)在Model Browser的Assembly选项卡中，选择ROTOR。
c)在Analysis Property对话框中，单击Apply。
7.创建Pads属性。
a)在Analysis Property对话框中，输入如下所示的值。
b)在Model Browser的装配选项卡中，选择INNER-PAD和OUTER-PAD。
c)在Analysis Property对话框中，单击Apply。
8.在Analysis Property对话框中，单击Cancel。
创建的属性将显示在Model Browser的Property选项卡中。
五、设置载荷和约束
5.1创建局部坐标
1.在Analysis功能区的Loads和Constraints组中，单击Coordinate工具。
2.从secondary tool set中，选择Create工具。将打开Create坐标系对话框。
3.在Create Coordinate System对话框中，输入如下所示的值。
4.在模型视窗中，从Rotor中选择圆柱面。
图12.用于创建圆柱坐标的面
5.在Create坐标系对话框中，单击OK。将在所选面的中心创建一个圆柱坐标。坐标将添加到Model Browser的解决方案选项卡中。
5.2创建Contact
在刹车片和制动片之间创建接触，以模拟制动片对刹车盘的制动效果。
1.在Analysis功能区的Loads和Constraints组中，单击Contact工具。此时将打开Define Contact对话框。
2.在Define Contact对话框中，输入如下所示的值。 
图13.创建Contact
3.在Define Contact对话框中，选择Master faces字段。
4.在模型视窗中，选择Rotor面。 
图14.用于创建Contact的Master输入
5.在Define Contact对话框中，选择Secondary faces的线条编辑字段。
6.在模型视窗中，选择Pad面。
图15.用于创建Contact的secondary面输入
7.在Define Contact对话框中，为Friction coefficient table参数选择Create。
8.在Create Table对话框中，输入如下所示的值，然后单击OK。
图16.Define Friction Co-Efficient表
Tip：在表格单元格内按Enter以添加更多的行。
9.在Define Contact对话框中，单击OK。Contact随即创建成功，并添加到Model Browser的Solutions选项卡中。
5.3创建Loadcase
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键点击Brake Squeal Analysis解决方案，然后从弹出菜单中选择Define使用载荷情况。将创建一个Load Case，并将其添加到Model Browser的解决方案选项卡中。
2.右键单击LoadCase1，从弹出菜单中选择Rename，然后输入Brake Pressure。与模拟制动片对刹车盘的制动作用有关的载荷和约束被添加到制动压力Load Case中。
3.创建Disc Rotation Load Case。
a)右键单击LoadCase，然后从弹出菜单中选择Create Loadcase。
b)右键单击LoadCase2，从弹出菜单中选择Rename，然后输入Disc Rotation。
4.创建Brake Squeal Load Case。
a)右键单击LoadCase并从弹出菜单中选择Create Loadcase。
b)右键单击LoadCase3，从弹出菜单中选择Rename，然后输入Brake Squeal。
c)右键单击Type并选择Analysis Type>Brake Squeal Analysis。
5.4定义制动压力
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键点击Brake Pressure Load Case，然后从右键菜单中选择Set Current。制动压力Load Case设置为当前Load Case。所有新创建的载荷和约束都将添加到当前Load Case中。
2.在Analysis功能区的Loads和Constraints组中，单击Loads工具。
3.从secondary tool set中，选择Pressure工具。此时将打开Pressure对话框。
4.在Pressure对话框中，输入如下所示的值。
5.在模型视窗中，选择两个Insulator的顶面。 
图18.制动压力的面输入
6.在Pressure对话框中，单击OK。
制动压力将添加到Model Browser的解决方案选项卡中的当前Load Case中。
5.5Create Constraints
1.在Analysis功能区的Loads和Constraints组中，单击Constraints工具。
2.在secondary tool set中，单击Fixed工具。将打开Fixed Constraint对话框。
3.在Fixed Constraint对话框中，输入如下所示的值。
4.在模型视窗中，选择两个back plate的侧面。 
图20.back-plane约束的面输入
5.在Fixed Constraint对话框中，单击Apply。back-plane约束被添加到Model Browser的解决方案选项卡中的当前Load Case中。
6.创建Rotor Fixed约束。
a)在Fixed Constraint对话框中，输入如下所示的值。
图21.Create Rotor Fixed Constraint
b)在模型视窗中，选择Rotor的Bolt孔处的面。 
图22.转子固定约束的面输入
c)在Fixed Constraint对话框中，单击OK。转子固定约束被添加到Model Browser的解决方案选项卡中的当前Load Case中。
5.6定义强制位移
强制位移用于模拟刹车片的旋转。
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键点击Disc Rotation Load Case，然后从右键菜单中选择Set Current。
2.右键单击制动压力Load Case下的Rotor Fixed约束，然后从右键菜单中选择Add to current Loadcase。转子固定约束被添加到圆盘旋转Load Case中。
3.右键单击制动压力Load Case下的Brake Pressure约束，然后从右键菜单中选择Add to current Loadcase。
4.右键单击制动压力Load Case下的Back Plate约束，然后从弹出菜单中选择Add to current Loadcase。
5.在Analysis功能区的Loads和Constraints组中，单击Constraints工具。
6.从secondary tool set中，单击Enforced工具。将打开Enforced Constraint对话框。
7.在Enforced Constraint对话框中，输入如下所示的值。
图23.Create Enforced Constraint
8.在模型视窗中，选择转子中心的圆柱面。
图24.强制约束的面
9.在Enforced Constraint对话框中，单击OK。
强制旋转被添加到Model Browser的解决方案选项卡中的圆盘旋转Load Case中。
5.7定义制动尖叫Load Case
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键单击Brake SquealLoad Case，然后从弹出菜单中选择Set Current。
2.右键单击Disc Rotation Load Case下的Rotor Fixed约束，然后从弹出菜单中选择Add to current Loadcase。
3.右键单击Disc Rotation Load Case下的Back Plate约束，然后从关联菜单中选择Add to current Loadcase。
4.右键单击Brake Squeal Load Case，然后从弹出菜单中选择Text Data。
5.在Text Data对话框中，输入DISPLACEMENT（UNSTABLE） = ALL，然后单击Save。
图25.输入文本数据
5.8定义Loadcase参数和输出请求
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键单击Brake Pressure Load Case，然后从弹出菜单中选择Loadcase Parameters。此时将打开Loadcase Parameters对话框。
2.在Loadcase Parameters对话框中，输入如下所示的值，然后单击OK。
图26.为制动压力Load Case创建Load Case参数
3.右键单击Brake Pressure Load Case，然后从弹出菜单中选择Result Request。此时将打开Result Request对话框。
4.在Result Request对话框中，输入如下所示的值，然后单击OK。 
图27.创建制动压力Load Case的输出请求
5.为Disc Rotation Load Case创建Load Case参数和输出请求。
a)右键单击Disc Rotation Load Case，然后从弹出菜单中选择Loadcase Parameters。此时将打开Loadcase Parameters对话框。
b)在Loadcase Parameters对话框中，输入如下所示的值，然后单击OK。 
图28.为圆盘旋转Load Case创建Load Case参数
c)右键单击Disc RotationLoad Case，然后从弹出菜单中选择Result Request。此时将打开Result Request对话框。
d)在Result Request对话框中，输入如下所示的值，然后单击OK。 
图29.为圆盘旋转Load Case创建输出请求
6.为Brake Squeal Load Case创建Load Case参数。
a)右键单击Brake Squeal Load Case，然后从弹出菜单中选择Loadcase Parameters。此时将打开Loadcase Parameters对话框。
b)在Loadcase Parameters对话框中，输入如下所示的值，然后单击OK。 
图30.为Brake Squeal Loadcase创建Loadcase参数
创建的Load Case参数和输出请求将添加到Model Browser的解决方案选项卡中。
5.9创建解决方案参数
1.在Model Browser的解决方案选项卡中，右键单击Brake Squeal Analysis解决方案，然后从弹出菜单中选择Solution Parameters。此时将打开Solution Parameters对话框。
2.在Solution Parameters对话框中，输入如下所示的值，然后单击OK。 
图31.输入求解参数值
六、求解并查看结果
6.1解决解决方案
在模型视窗的Solutions选项卡中，右键点击Results，然后从右键菜单中选择Update。Solution开始求解。结果会自动加载回数据库。
6.2解释结果
结果会自动加载到模型视窗中。默认情况下，将显示第一个Load Case的结果数据。使用结果面板更改Load Case、结果分量和时间步长。 
图32.求解后的结果加载使用模型视窗底部的Animation工具栏为结果制作动画。
1.在Results面板中，将结果Load Case从Brake Pressure更改为Disc Rotation。可以推断出由于盘旋转和制动的共同作用而产生的应力。
2.将结果Load Case从Disc Rotation更改为Brake Squeal。在制动尖叫Load Case中，产生三种不稳定mode（mode8、mode14 和mode22），频率分别为1950.32 Hz、3270.60 Hz和4776.90 Hz。
3.Optional：在模型视窗的动画工具栏中，选择XYZ Deformation来可视化振型。
