Numerical research on brake calliper piston's weight reduction

• Autorzy: Petrov, M. , Philippov, Y. , Petrov, P.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie modelowania numerycznego do badań nad redukcją wagi tłoka w zacisku hamulca

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Under understanding the necessity of the weight reduction without decrease in strength properties of a construction part the authors have tried to declare the methodology of the parts' construction on the example of the brake calliper piston. Taking commonly used high strength aluminium wrought alloy of the 6xxx-serie the behaviour of the piston under plain compression load was investigated separately for elastic and plastic deformation. After that it was compared with the results for carbon steel CIO. Under definition of the maximal allowed parameter's value for elastic and minimal allowed parameter's value for plastic deformations, represented by factor of safety (FoS) and yield stress respectively, the sensitivity maps of the proposed piston constructions were calculated. Opposite to the total topology optimization the outer geometry of the original piston was unchanged. The results of the study have shown that the changing of the inner geometry can be done in a certain range without any significant strength decrease of the construction part but not arbitrary.

PL

Rozumiejąc konieczność redukowania masy elementów części samochodu przy jednoczesnym zachowaniu ich własności wytrzymałościowych, autorzy pracy podjęli próbę opracowania metodologii konstrukcji tego typu elementów na przykładzie tłoku w zacisku hamulca. Do produkcji tłoka powszechnie stosowane są stopy aluminium z serii 6xxx, charakteryzujące się wysoką wytrzymałością. Stąd dla tego materiału przeprowadzono badania w płaskim stanie odkształcenia w zakresie odkształceń sprężystych oraz plastycznych. Następnie wyniki doświadczeń porównano z wynikami otrzymanymi dla stali węglowej C10. Na podstawie współczynnika bezpieczeństwa (FoS), definiowanego z wykorzystaniem maksymalnej dopuszczalnej wartości dla odkształcenia sprężystego i minimalnej dozwolonej wartości dla odkształcenia plastycznego, oraz granicy plastyczności, obliczono mapy wrażliwości dla zaproponowanych wariantów konstrukcji tłoków. W przeciwieństwie do zastosowania globalnej optymalizacji, zewnętrzny kształt oryginalnego tłoka pozostał niezmieniony. Wyniki przeprowadzonych badań pokazały, że zmiana wewnętrznego kształtu tłoka jest możliwa w pewnym zakresie bez znaczącego obniżenia własności wytrzymałościowych konstrukcji.

Słowa kluczowe

EN

aluminium wrought alloys 6061; carbon steel CIO; brake calliper piston,; construction optimisation; numerical simulation; FEM; QFORM3D; T-Flex Analysis

• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 15, No.1
• Strony: 244--250
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Petrov, M.

• University of Mechanical Engineering, Department of Machines and Metal Forming Technologies, B. Semyonovskaya 38, 107023 Moscow, Russian Federation

autor

Philippov, Y.

• University of Mechanical Engineering, Department of Machines and Metal Forming Technologies, B. Semyonovskaya 38, 107023 Moscow, Russian Federation

autor

Petrov, P.

• University of Mechanical Engineering, Department of Machines and Metal Forming Technologies, B. Semyonovskaya 38, 107023 Moscow, Russian Federation ,

Bibliografia

• Heissing, B,, Ersoy, M,, 2011, Chassis Handbook: Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives, Vieweg + Teubner Verlag/ Springer, Wiesbaden.
• Gilles, T., 2005, Automotive Chassis. Brakes, Steering and Suspension, Thomson Delmar Learning, New York.
• Philippov, Y.K., Molodov, A.V., 2012, Numerical Simulation of Combined Cold Bulk Forming Processes for Hemispherical Parts Production, Forging and Stamping Production - Metal Forming, 5, 27-30 (in Russian).
• Philippov, Y.K., Ignatenko, V.N., Ragulin, A.V., 2011, Experimental Investigations on the Metal Flow during the Combination of Radial and Backward Extrusion of the Axisymmetric Parts with Flanges Deformed by Conical Tools, Forging and Stamping Production-Metal Forming, 9, 33 37 (in Russian).
• Gnevashv, D.A., Filippov, Y.K., Perfilov, V.I., 2003, Numerical Simulation of the Axisymmetric Extrusion with the Help of Qform 2D/3D, News from the Tula State University. Technical Sciences, 12, 26-27 (in Russian).
• Philippov, Y.K., Kalpin, Y.G., Ragulin, A.V., Zaycev, A., Anfimov, Y.N., 2013, Developing of Technological Process for the Cold Forging of Thin-Walled Bushes with regard of Plastic Properties, Proc. Conf. 46th ICFG Plenary Meeting'13, eds, Dubar, L., Mocellin, K., Dubar, M., Dubois, A., Paris, 40.