Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T09:18:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O ruído de frenagem é um problema que vem confrontando a indústria automobilística há décadas. Em alguns casos, os custos com garantia de veículos que apresentam sistemas de freio ruidosos atingem valores altíssimos, direcionando os fabricantes a dedicarem atenção especial a estes sistemas.
Ao longo dos anos, numerosos esforços de pesquisa têm sido feitos para
modelar, analítica e experimentalmente, a dinâmica de um sistema de freio. Entretanto, a maior parte dos modelos de predição de instabilidade e ruído têm sido de natureza semi-empírica, devido à complexidade do mecanismo de excitação.
O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia de análise de problemas de ruído e vibrações em sistemas de freio a disco, utilizando métodos numéricos e matemáticos conjugados com ensaios experimentais, para que parâmetros vibro-acústicos possam ser determinados ainda na fase de projeto. A análise de autovalores complexos é utilizada para determinar os modos instáveis, com base num modelo em elementos finitos de um sistema de freio a disco. Estudos paramétricos são conduzidos, variando-se parâmetros como coeficiente de fricção entre disco e pastilha, rigidez de contato, pressão de frenagem, propriedades dos materiais dos componentes, temperatura do sistema, desgaste e introdução de materiais de amortecimento, de modo a indicar caminhos de redução de ruído.
Métodos inéditos para representação dos efeitos de temperatura, desgaste e pressão de frenagem são apresentados. Além disso, a necessidade de métodos dinâmicos para a caracterização das propriedades elásticas dos materiais dos componentes é discutida, levando-se em consideração sua aplicação como dados de entrada em modelos numéricos para análise em altas freqüências.
Dados de medição de ruído para um sistema de freio a disco obtidos em dinamômetro serão apresentados com o objetivo de serem correlacionados com os resultados obtidos através dos modelos numéricos.
Brake squeal noise has been under investigation by the automotive manufacturers for decades due to consistent customer complaints and high warranty costs. In most cases, the customer perceives the noise as a vehicle problem and demand having it fixed by their dealer. J. D. Power surveys consistently show brake noise as one of the most critical vehicle quality measurements. Furthermore, the development of methods to predict the noise occurrence during the design of a brake system has been the target of many researchers in the last years.
Brake squeal is a problem that has been faced by several methods in the last decade. Among then, finite element analysis is proving to be a useful tool to predict the noise occurrence of a particular brake system during the design stage. The Finite Element Method (FEM) has been employed to detect unstable frequencies using a complex eigenvalue analysis. These unstable frequencies are related, in most cases, with high sound pressure levels generated during the brake system operation and its detection is an important step in order to produce quiet brake systems.
The aim of this work is to develop a methodology to analyze the noise and vibration problems from disc brake systems, using numerical methods together with analytical and experimental tools, to predict the vibro-acoustic parameters in the early stages of the brake design. The complex eigenvalue analysis is used to determine the unstable modes, based in a coupled model of the brake system assembly developed using the Finite Element Method. Parametric studies are carried out, analyzing the effect of parameters like friction coefficient between rotor and pads, contact stiffness, braking pressure, brake temperature, wear, elastic properties of the component materials and the introduction of damping materials as a noise control method. The results obtained act as a guideline for a brake design, regarding the vibro-acoustic behavior of the brake system.
New methods to represent the effect of the brake temperature, braking pressure and wear on the numerical model are presented. In addition, the lack of dynamic methods specifically developed to evaluate the elastic properties of the component materials is discussed, taking into account its application as input data to numerical models for high frequency analysis.
Experimental noise data for the brake system measured in inertial dynamometers are presented to be used as a correlation tool for the numerical model.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/86661 |
| Date | January 2004 |
| Creators | Trichês Júnior, Mário |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Gerges, Samir Nagi Yousri |
| Publisher | Florianópolis, SC |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | xxix, 433 p.| il., tabs., grafs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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