Tối ưu hóa cấu trúc đĩa phanh nhằm giảm khối lượng và nhiệt độ sử dụng thuật toán MOPSO
Tóm tắt: 169
| 
PDF: 108 
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
Từ khóa:
Đĩa phanh
Tối ưu hóa
Nhiệt độ
Đa mục tiêu
Thuật toán tối ưu bầy đàn
Tóm tắt
Nghiên cứu này tập trung tối ưu hóa cấu trúc đĩa phanh ô tô nhằm giảm nhiệt độ (Y1) và khối lượng (Y2). Độ dày (X1), số hàng lỗ (X2) và số rãnh (X3) của đĩa phanh đã được xem xét. Thiết kế Taguchi OA25(5^3) được sử dụng để xây dựng bảng mô phỏng gồm 25 chế độ. Ảnh hưởng của các thông số thiết kế đĩa của phanh được xem xét bằng phân tích phương sai (ANOVA), đồng thời thuật toán tối ưu hóa bầy đàn đa mục tiêu (MOPSO) được sử dụng để tối ưu hóa xác định giá trị tối ưu. Kết quả ANOVA cho thấy, chỉ có X1 có ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ trong khi cả ba thông số X1, X2, X3 đều có ảnh hưởng đáng kể đến khối lượng của đĩa phanh (p<0,001). Thuật toán MOPSO sau khi hội tụ đã thu được 20 giải pháp tối ưu Pareto cân bằng giữa nhiệt độ và khối lượng đĩa phanh. Để kiểm chứng, năm thiết kế tối ưu được phân tích lại, cho thấy sai lệch không quá 1,5%, khẳng định độ tin cậy của phương pháp đề xuất.
Tài liệu tham khảo
-
[1] Haiyan et al., "Review of research on the influence of vibration and thermal fatigue crack of brake disc on rail vehicles”, Engineering Failure Analysis, vol. 153, p. 107603, 2023.
[2] H. İ. Kepekçi and M. E. Ağca, "Numerical Investigation of the Thermal Effect of Material Variations on the Brake Disc”, International Journal of Pioneering Technology and Engineering, vol. 2, no. 2, pp. 135–141, 2023.
[3] M. Tauviqirrahman, M. Muchammad, T. Setiazi, B. Setiyana, and J. Jamari, "Analysis of the effect of ventilation hole angle and material variation on thermal behavior for car disc brakes using the finite element method”, Results in Engineering, vol. 17, p. 100844, 2023.
[4] M. M. Kaldas, R. Henze, and F. Küçükay, "Improvement of heavy vehicles ride and braking performance via combined suspension and braking systems control”, SAE International Journal of Materials and Manufacturing, vol. 4, no. 1, pp. 535-552, 2011.
[5] S. Thigale and C. Shah, "Weight reduction in brake disc using topology optimization”, International Journal of Research in Engineering and Technology, vol. 5, no. 10, pp. 2319-1163, 2016.
[6] G. R. Kumar, S. Thriveni, M. R. Reddy, and G. H. Gowd, "Design analysis & optimization of an automotive disc brake”, International Journal of Advanced Engineering Research and Science, vol. 1, no. 3, pp. 24-29, 2014.
[7] H. Hong et al., "Optimal location of brake pad for reduction of temperature deviation on brake disc during high-energy braking”, Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 35, pp. 1109-1120, 2021.
[8] D. B. Antanaitis, "A Study of Mass Drivers in the Brake System”, SAE International Journal of Passenger Cars-Mechanical Systems, vol. 7, no. 2014-01-2506, pp. 1334-1344, 2014.
[9] C. C. Tran, "Optimization of connecting rod structure based on combining CAD-CAE data and RSM method”, The University of Danang - Journal of Science and Technology, vol. 22, no. 9A, pp. 55-60, 2024.
[10] K. Y. Maalawi and M. A. Badr, "Design optimization of mechanical elements and structures: A review with application”, Journal of Applied Sciences Research, vol. 5, no. 2, pp. 221-231, 2009.
[11] G. Riva, F. Varriale, and J. Wahlström, "A finite element analysis (FEA) approach to simulate the coefficient of friction of a brake system starting from material friction characterization”, Friction, vol. 9, pp. 191-200, 2021.
[12] A. Belhocine and O. I. Abdullah, "Finite element analysis (FEA) of frictional contact phenomenon on vehicle braking system”, Mechanics based design of structures and machines, vol. 50, no. 9, pp. 2961-2996, 2022.
[13] B. Zheng, X. Wang, and J. Zhang, "Structure optimization design for brake drum based on response surface methodology”, Manufacturing Technology, vol. 21, no. 3, pp. 413-420, 2021.
[14] H. Lü and D. Yu, "Optimization design of a disc brake system with hybrid uncertainties”, Advances in Engineering Software, vol. 98, pp. 112-122, 2016.
[15] K. Kalita, D. Shinde, and S. Chakraborty, "Grey wolf optimizer-based design of ventilated brake disc”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol. 43, pp. 1-15, 2021.
[16] E. M. Figueiredo, T. B. Ludermir, and C. J. Bastos-Filho, "Many objective particle swarm optimization”, Information Sciences, vol. 374, pp. 115-134, 2016.
[17] A. Elhossini, S. Areibi, and R. Dony, "Strength Pareto particle swarm optimization and hybrid EA-PSO for multi-objective optimization”, Evolutionary computation, vol. 18, no. 1, pp. 127-156, 2010.
[18] S. Zhang, S. Zhu, and N. Xu, "Multi-objective optimization of disc brake structure based on heat transfer performance”, Vibroengineering Procedia, vol. 41, pp. 191-197, 2022.
[19] S. Park, K. Lee, S. Kim, and J. Kim, "Brake-disc holes and slit shape design to improve heat dissipation performance and structural stability”, Applied Sciences, vol. 12, no. 3, p. 1171, 2022.
[20] J. Kennedy and R. Eberhart, "Particle swarm optimization”, in Proceedings of ICNN'95-international conference on neural networks, 1995, vol. 4: ieee, pp. 1942-1948.
[21] X. Zhang, D. Zou, and X. Shen, "A novel simple particle swarm optimization algorithm for global optimization”, Mathematics, vol. 6, no. 12, p. 287, 2018
Xem thêm
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
May 31, 2025
Download
Cách trích dẫn
Chi, T. C. “Tối ưu hóa cấu Trúc đĩa Phanh nhằm giảm khối lượng Và nhiệt độ sử dụng thuật toán MOPSO”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 23, số p.h 5A, Tháng Năm 2025, tr 51-56, doi:10.31130/ud-jst.2025.138.
