بررسی عملکرد سیستم های ترمز خودرو با استفاده از تحلیل المان محدود

سیستم های ترمز خودرو به عنوان یکی از مهم ترین اجزای ایمنی وسایل نقلیه، نقشی حیاتی در کنترل سرعت، جلوگیری از تصادفات و حفظ جان سرنشینان ایفا می کنند. عملکرد صحیح این سیستم ها تحت شرایط مختلف بارگذاری، دما و اصطکاک، اهمیت ویژه ای در طراحی و بهره برداری ایمن خودرو دارد. با توجه به محدودیت های آزمایش های تجربی، هزینه های بالای تست های واقعی و دشواری در شبیه سازی شرایط بحرانی در محیط های آزمایشگاهی، استفاده از روش های عددی و شبیه سازی های کامپیوتری به ویژه تحلیل المان محدود (Finite Element Analysis – FEA) به عنوان ابزاری قدرتمند در بررسی رفتار مکانیکی و حرارتی سیستم های ترمز مطرح شده است.هدف اصلی این پژوهش، مدل سازی و تحلیل عملکرد سیستم ترمز دیسکی خودرو با استفاده از روش المان محدود و بررسی رفتار آن تحت شرایط مختلف بارگذاری و حرارتی است. در این راستا، ابتدا مدل هندسی دیسک و لنت ترمز در محیط نرم افزارهای CAD/CAE طراحی شد. سپس شرایط مرزی شامل فشار هیدرولیک، نیروی اصطکاکی و انتقال حرارت اعمال گردید. فرآیند مش بندی با انتخاب المان های مناسب انجام شد و تحلیل های مکانیکی (تنش، تغییر شکل) و حرارتی (توزیع دما) صورت گرفت. برای اعتبارسنجی نتایج، داده های حاصل با نتایج آزمایشگاهی و مطالعات پیشین مقایسه گردید تا دقت و صحت مدل سازی تایید شود.نتایج نشان داد که بیشترین تنش ها در نواحی تماس لنت و دیسک ایجاد می شوند و افزایش دما در اثر ترمزگیری های مکرر موجب کاهش کارایی، افزایش احتمال ترک خوردگی دیسک و کاهش عمر مفید سیستم ترمز می گردد. همچنین بررسی مواد مختلف نشان داد که استفاده از آلیاژهای مقاوم به حرارت و کامپوزیت های پیشرفته می تواند عملکرد سیستم ترمز را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. تحلیل ها بیانگر آن است که طراحی بهینه هندسه دیسک، انتخاب مواد مناسب و استفاده از فناوری های نوین مقاوم سازی، نقش کلیدی در افزایش عمر مفید و کاهش هزینه های نگهداری سیستم ترمز دارد.در مجموع، این پژوهش اثبات می کند که روش تحلیل المان محدود ابزاری کارآمد برای پیش بینی رفتار واقعی سیستم های ترمز خودرو است و می تواند به عنوان جایگزین یا مکمل آزمایش های پرهزینه تجربی مورد استفاده قرار گیرد. یافته های تحقیق حاضر می تواند مبنای علمی و عملی برای مهندسان خودرو در طراحی نسل جدید سیستم های ترمز با کارایی بالاتر، ایمنی بیشتر و سازگاری با شرایط عملیاتی سخت باشد.

کلیدواژه ها:

سیستم ترمز خودرو ، تحلیل المان محدود (FEA) ، دیسک ترمز ، لنت ترمز ، تحلیل حرارتی و مکانیکی ، ایمنی خودرو ، طراحی بهینه ، مواد مقاوم به حرارت