Transient thermal Ansys analysis of dry contacts – Application to automotive braking

Faculty of Mechanical Engineering, University of Sciences and Technology of Oran, BP 1505 El-Mnaouer, USTO 31000 Oran, Algeria

^a Corresponding author: belhocine55@yahoo.fr

Received: 6 January 2011
Accepted: 13 November 2011

Abstract

Braking operation is a process which converts the kinetic energy and the potential energy of the vehicle into other energies. The major part of the mechanical energy is transformed into heat. During the braking phase, the frictional heat generated at the interface disc–pads can lead to high temperatures. This phenomenon is even more important that the tangential stress as well as the relative sliding speeds in contact are important. The objective of this study is to analyse the thermal behavior of the full and ventilated brake discs of the vehicles using computing code ANSYS. The modeling of the temperature distribution in the disc brake is used to identify all the factors and the entering parameters concerned at the time of the braking operation such as the type of braking, the geometric design of the disc and the used material. The results obtained by the numerical simulation are satisfactory compared with those of the specialized literature.

Résumé

L’opération de freinage est un processus qui convertit l’énergie cinétique et l’énergie potentielle d’une automobile en d’autres énergies. La majeure partie de l’énergie mécanique est transformée en chaleur. Pendant la phase de freinage, la chaleur de friction produite au niveau de l’interface disque–plaquettes peut engendrer de hautes températures. Ce phénomène est d’autant plus important que les contraintes tangentielles ainsi que les vitesses relatives de glissement au contact sont importantes. L’objectif de cette étude est d’analyser le comportement thermique des disques de frein plein et ventilés des véhicules à l’aide du code de calcul ANSYS. La modélisation de la distribution de la température dans le disque de frein permet d’identifier tous les facteurs et les paramètres entrant en jeu lors de l’opération de freinage tels que le type de freinage, la conception géométrique du disque et le matériau utilisé. Les résultats obtenus par la simulation numérique sont satisfaisants comparés à ceux de la littérature spécialisée.