盘形制动由于具有制动性能稳定、热承载能力强等特点,被高速列车广泛采用。在盘形制动过程中,摩擦副常常处于高温、高应力状态下,这将导致制动盘产生热裂纹矛盾突出,影响到行车安全。制动工况决定了热流密度和制动能量的大小,是影响制动盘温度场和应力场的主要因素。因此,研究制动工况对制动盘温度场及应力场的影响,分析对比红外热像仪、热电偶和模拟计算所得列车制动盘温度场,探讨这几种方法之间差异,对于认识温度场的变化规律是有意义的。本文基于动车组闸片与制动盘构成的摩擦副,利用有限元软件ADINA建立了包括制动盘、闸片在内的热-机耦合模型,运用直接耦合的算法,模拟计算了不同工况下摩擦副温度场、应力场的变化情况,探讨了制动初速度、制动压力对制动盘温度场和应力场的影响;同时,在1:1列车制动试验台上进行了制动试验,测试了制动盘表面温度场变化情况,并探讨了不同测试方法与模拟计算温度之间存在的误差及原因,结果表明:(1)模拟计算可以给出均匀接触状况下的制动盘温度场和应力场的分布情况,结果显示,制动盘表面温度与热应力存在一致性,在峰值时刻,径向曲线都呈“M”字型,制动结束时,径向曲线呈“倒V”字型且盘面最大温度、应力出现的位置较峰值时刻发生偏移。闸片的接触弧长以及线速度分布形态是影响制动盘温度分布的重要因素。(2)制动压力和制动速度是影响峰值温度和温度梯度的重要因素,随着制动速度的提高,制动盘表面峰值温度和峰值应力呈线性上升,制动速度为120km/h,制动压力由7KN增加到16KN时,峰值温度由215℃增加到268℃、峰值应力由281MPa上升到393MPa;当制动速度提高到200km/h时,其峰值温度由360℃增加到533℃、峰值应力由 543MPa 上升到 863MPa。(3)试验测试得到的制动时间大于模拟计算的时间,且这种差异会随着制动初速度的增大而增大,其原因在于模拟计算是建立在完全接触的情况下以及高速下制动盘表面将会产生“第三体”,“第三体”有润滑的作用。(4)模拟计算温度场与试验测试的温度场存在一定的偏差,红外热像仪所测盘面温度的不均匀性大于模拟计算温度,最大偏差温度出现在制动早期,两者的偏差程度与制动工况有关,在7KN、200km/h和16KN、250km/h的制动工况下,制动初期盘面最大温度偏差分别为120℃和190℃;在制动中后期,两种方法所测盘面温度偏差变小,造成试验测试与数值模拟温度不一致的主要原因在于实际制动过程中存在摩擦副之间的贴合程度、压力分布的不均匀问题。(5)热电偶检测温度受到数量的限制,检测到的最大温度和平均温度与模拟计算温度偏差程度,随制动速度增大而增大。检测到的平均温度低于模拟计算温度。