Un disco de freno desacelera el vehículo a través de la fricción con las pastillas de freno. Cuando el sistema de frenos se sobrecalienta, puede ocurrir un debilitamiento de los frenos, en el cual el coeficiente de fricción cae significativamente. Además, un sistema de frenos sobrecalentado puede causar bloqueo de vapor, en el que se vaporiza el líquido hidráulico de frenos. Estos fenómenos pueden provocar la pérdida de potencia de frenado y provocar un accidente mortal.

Por lo tanto, los sistemas de frenos deben tener un rendimiento estable de frenado y disipación de calor. Se ha adoptado tener orificios pasantes y ranuras en la superficie de fricción del rotor para mejorar el rendimiento de disipación de calor, pero los orificios se convierten en puntos de tensión y pueden causar grietas. Por lo tanto, los sistemas de frenos deben diseñarse para tener estabilidad estructural así como una buena disipación de calor.

En este estudio, Se desarrolló un modelo de elementos finitos (FE) para analizar la estabilidad estructural y el rendimiento de disipación de calor de un sistema de frenos, y se realizaron simulaciones estructurales y térmicas en ANSYS, un paquete de software CAE. Además, para minimizar la tensión y la temperatura concentradas, se llevó a cabo un diseño óptimo de la forma y el patrón de los orificios y las ranuras utilizando PIAnO, un paquete de software de diseño óptimo integrado.

El primer paso de la optimización del diseño se realizó considerando la forma y el patrón de los orificios y hendiduras del disco como factores de diseño. Entre los factores de diseño se encontraron aquellos con mayor efecto sobre las funciones objetivo y se establecieron como nuevos factores de diseño para realizar el segundo paso. Los diseños se compararon con los discos existentes. A través de la optimización presentada en este artículo,