Disc brake noise analysis using instability of complex eigenvalue

Entender, modelar e mitigar os problemas de ruído de freio a disco ainda e um dos grandes desafios da indústria automotiva. E importante para fabricantes e fornecedores predizer o ruído de freios automotivos ainda na fase de projeto. O Squeal e um ruído de freio em uma faixa de freqüência entre 1 e 15 kHz, e pode ser definido como uma vibração auto-excitada em um problema de atrito, que pode gerar instabilidades. Este trabalho resume como modelar e validar um modelo para predizer o Squeal, bem como fazer uma analise paramétrica do modelo. Este trabalho pode ser dividido em 3 partes conforme a idealização adotada: um modelo de 2 graus de liberdade, um modelo de 5 graus de liberdade, e um modelo de elementos finitos. O primeiro e usado para explicar uma instabilidade divergente, e o segundo para explicar e encontrar uma instabilidade vibracional. Então, o modelo numérico é criado, composto por disco e pastilhas. O atrito e incorporado usando o modelo de Coulomb, com elementos discretos entre as áreas de contato, considerando malhas conformes entre os corpos. Essas molas formam uma matriz de rigidez não-simétrica, tornando a matriz de rigidez global também nao-simétrica e gerando autovalores complexos. As freqüências instáveis são definidas pela parte real do autovalor. Se a parte real for positiva, então o sistema é instável. Finalmente uma analise paramétrica e realizada para se demonstrar a influência de alguns parâmetros nos autovaloresTo understand, model and mitigate disc brake noise is still one of the greatest challenges for the automotive industry. It is substantially important for manufacturers and suppliers to predict the disc brake noise in a design phase. Squeal is a brake noise in the 1-15 kHz frequency range, and can be defined as a self-excited friction problem, which can generate instabilities. This work comprises how to design and validate a model to predict Squeal, as well as a parametric analysis of such model. This work can be divided in 3 parts: a 2 degree of freedom model, a 5 degree of freedom model, and a finite element model. The first one is used to explain a divergent instability, and the second one to explain and find flutter instability. Then the numeric model is created with a rotor and two pads. The friction is incorporated using the Coulomb model, with spring elements between the contact areas, using mapped and conform meshes. These spring elements form a non-symmetric stiffness matrix, thus the global stiffness matrix will be non-symmetric and yield complex eigenvalues. The unstable frequencies are found through the real part of the eigenvalues. If the real part is positive, then the system is unstable. Finally, a parametric analysis is carried out to depict the influence of some parameters in the eigenvalue