Modal analysis of thermoelastic behavior of friction clutches and brakes

Thermoelastic contact problem in sliding systems such as friction clutches and brakes is discussed in the paper. Frictional heat induces thermal deformations of clutch components. Deformations modify contact pressure distribution at sliding interfaces, which in turn defines distribution of frictional heat. This fully coupled thermoelastic contact problem is known to exhibit instability if the sliding speed is sufficiently high. Practical manifestation of instability is development of hot spots at contact interfaces. In the paper a modal approach to this problem is presented. The formulation leads to an eigenvalue problem with eigenmodes representing patterns of temperature distribution and real parts of eigenvalues indicating stability/instability of the mode.

---

W artykule prezentowane jest zagadnienie kontaktu termosprężystego w układach z tarciem ślizgowym takich jak sprzęgła i hamulce cierne. Ciepło wydzielane wskutek tarcia powoduje deformacje termiczne elementów sprzęgła. Deformacje te modyfikują rozkład nacisków kontaktowych na powierchniach ciernych, które z kolei określają rozkład ciepła generowanego tarciem. To w pełni sprzężone zagadnienie kontaktu termosprężystego cechuje się niestatecznością przy dostatecznie dużych prędkościach poślizgu. Praktycznym skutkiem niestateczności są gorące plamy tworzące się na powierzchniach kontaktu. W artykule zaprezentowana jest analiza modalna tego problemu. Sformułowanie to prowadzi do zaganienia własnego, w którym postacie własne reprezentują rozkłady temperatur a części rzeczywiste wartości własnych wskazują czy postać jest stateczna.