铝合金车轮的有限元分析与疲劳寿命预测
基于有限元分析的铝合金车轮弯曲疲劳寿命的预测
第 ｌ ２期
机 械 设计 与制 造
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文 章 编 号 ：０ １ ９ ７ ２ ０ ）２— ０ ５一Ｏ １０ —３ ９ （０ ６ １ ０ ８ ２
基 童 水光 闫胜 暂 张 响 徐 立 （ 浙江 大学 化 工机 械研 究所 Ｃ ＡＤ室 ， 州 ３０ ２ ） 杭 １０ ７
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【 要】 摘 研究Ｉ ＤＡ 软 铝合 — ＥＳ 件下 金车 轮弯曲 试 疲劳 验力学 析模型的 立 数值 拟， ２ 分 建 及其 模 结
合铝合金材料特性运用名义应力法预测车轮的弯曲疲劳寿命， 并与试验数据进行分析比较， 证明了 ２ ｊ 预测寿命与试验寿命基本一致， 也验证了 预测方法的可行性和有效性。 ２ ５ 关键词： 车轮； 弯曲试验； 疲劳寿命； 有限元 ２
有着 重要 的意义 。计算机辅助工程 的应用 ，为结构寿命 预测提 供了可靠 的手段 ，使设计人员在产品开发的初级阶段就可以进
行 仿 真分 析 。 出相 对 可 靠 的预 测 寿命 。 短 开 发 周 期 ， 省 费 得 缩 节
用。要建 立准确 的疲劳寿命预测方法 ，精确的有限元模 型和充 分 的试验数据验证是必需的 ，国 内这方 面的研究仍有 限。本 文 就有 限元模型方面展开研究 ， 以汽车车轮的弯曲疲劳试验为例 ， 用 Ｉ Ｅ Ｓ软件建立精确 的有限元模型 ， —Ｄ Ａ 得出车轮结构 的应 力 分布 ， 结合 名义应力 法预测其疲劳 寿命 ， 与大量试验数 据进行 并 比较分析 ， 验证该模 型的可靠性 。
｛ ａａ ｓ ｎ ｏ ￡ ｒ ｌｉ，ｗ ｉ ｒ ｅ ａ ｔ ａ ｆａ ｂ ｎ ｅ ｉ． ｎ ｌ ｉ ｏｅ ｃ ｓ ｔ ｋ ａ ｌ ｙｓ ｓ ｉ ｌ ｅｏ ｅ ｅ ｈｃ ｐｏ ｄｔ ｔｈ ｗ ｙｓ ｅｓ ｌａ ｅ ｃｖ ｆ ｈ ｖ ｈ ｅ ｉ ｉｅ ｄ ｆ ｔｅ ５
《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》
《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》篇一一、引言铝合金轮毂以其轻量化、高强度和良好的抗腐蚀性等特点，在现代汽车工业中得到了广泛应用。
了解铝合金轮毂的力学性能和通过有限元分析（FEA）进行结构优化，对于提升汽车性能、保障行车安全具有重要意义。
本文将探讨铝合金轮毂的力学性能及其有限元分析方法。
二、铝合金轮毂的力学性能1. 轻量化与高强度铝合金轮毂的主要优点之一是其轻量化与高强度。
铝合金材料具有较低的密度，能够有效降低汽车整车的重量，从而提高燃油经济性。
同时，其高强度保证了轮毂在承受重载和冲击时能够保持结构的完整性。
2. 抗腐蚀性铝合金具有良好的抗腐蚀性，能够抵抗潮湿、盐雾等恶劣环境的侵蚀，延长了轮毂的使用寿命。
此外，铝合金轮毂的表面处理技术如喷涂、电镀等也能进一步提高其抗腐蚀性能。
三、铝合金轮毂的有限元分析有限元分析是一种有效的工程分析方法，可以用于研究铝合金轮毂的力学性能和结构优化。
通过建立轮毂的三维模型，并利用有限元软件进行网格划分、材料属性定义、边界条件设定等步骤，可以对轮毂进行详细的力学分析。
1. 网格划分与材料属性定义在有限元分析中，首先需要对轮毂进行网格划分，将轮毂划分为若干个小的有限元单元。
然后根据铝合金的材料属性，如弹性模量、泊松比、屈服强度等，为每个单元赋予相应的材料属性。
2. 边界条件设定与加载在有限元分析中，需要设定边界条件，如约束、载荷等。
约束条件通常根据轮毂在实际使用中的固定方式来设定。
载荷则包括轮毂承受的重力、离心力、风阻等。
通过施加这些边界条件，可以模拟轮毂在实际使用中的受力情况。
3. 力学性能分析通过对轮毂进行有限元分析，可以得到其在各种工况下的应力、应变、位移等力学性能参数。
这些参数可以帮助我们了解轮毂的承载能力、刚度、抗疲劳性能等，为结构优化提供依据。
四、结构优化与改进通过有限元分析得到的力学性能参数，可以对铝合金轮毂的结构进行优化和改进。
例如，可以通过调整轮毂的厚度、形状、加强筋的位置和数量等，来提高其承载能力和抗疲劳性能。
《铝合金轮毂的有限元分析》范文
《铝合金轮毂的有限元分析》篇一一、引言铝合金轮毂以其轻量化、耐腐蚀和良好的造型设计等特点，在现代汽车制造领域得到了广泛应用。
为了确保其设计、制造和使用的可靠性和安全性，有限元分析（FEA）技术被广泛应用于铝合金轮毂的力学性能评估。
本文将通过有限元分析的方法，对铝合金轮毂的力学性能进行深入研究。
二、铝合金轮毂的有限元模型建立1. 模型简化与假设在建立铝合金轮毂的有限元模型时，我们首先对实际结构进行适当的简化，忽略微小细节和次要因素。
同时，我们假设材料具有各向同性的特性，并遵循胡克定律。
2. 材料属性定义铝合金轮毂的材料属性包括弹性模量、泊松比、屈服强度等。
这些参数将直接影响有限元分析的准确性。
因此，在分析前需准确获取这些材料属性。
3. 网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤。
我们采用合适的网格尺寸和类型，对铝合金轮毂进行网格划分，确保模型的准确性和计算效率。
三、铝合金轮毂的有限元分析方法1. 边界条件设定在有限元分析中，我们需要设定合理的边界条件，包括约束、载荷等。
这些边界条件将直接影响分析结果的准确性。
2. 静力学分析静力学分析是评估铝合金轮毂在静态载荷下的力学性能的重要手段。
我们通过施加力、压力等载荷，分析轮毂的应力分布、变形等情况。
3. 动力学分析动力学分析则用于评估铝合金轮毂在动态载荷下的力学性能。
我们通过模拟不同工况下的振动、冲击等动态载荷，分析轮毂的动态响应和疲劳寿命。
四、结果与讨论1. 静力学分析结果静力学分析结果显示，铝合金轮毂在承受静态载荷时，应力主要集中在轮辐与轮盘的连接处以及轮辐与轮毂边缘的过渡区域。
通过对比不同设计方案的应力分布情况，我们可以找出最优设计方案，以提高轮毂的承载能力和使用寿命。
2. 动力学分析结果动力学分析表明，铝合金轮毂在受到动态载荷时，会产生一定的振动和变形。
通过分析轮毂的动态响应和疲劳寿命，我们可以评估其在实际使用过程中的可靠性和安全性。
同时，我们还可以通过优化设计，降低轮毂的振动和疲劳损伤，提高其使用寿命。
《2024年铝合金轮毂的有限元分析》范文
《铝合金轮毂的有限元分析》篇一一、引言铝合金轮毂是现代汽车工业中广泛应用的重要部件之一。
随着汽车行业的飞速发展，对于车辆轻量化、耐用性和安全性的要求也日益提升。
因此，铝合金轮毂以其优良的物理性能和经济性得到了广大制造商的青睐。
然而，在实际使用中，铝合金轮毂的设计和生产需要充分考虑其复杂的工作环境和各种潜在风险。
因此，采用有限元分析（FEA）对铝合金轮毂进行性能分析和优化显得尤为重要。
二、铝合金轮毂的有限元模型建立1. 材料属性定义在有限元分析中，首先需要定义铝合金轮毂的材料属性。
这包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度等关键参数。
这些参数将直接影响模型的力学性能和应力分布。
2. 几何模型建立根据铝合金轮毂的实际几何形状和尺寸，建立精确的几何模型。
在建模过程中，应充分考虑轮毂的复杂结构和细节特征，以确保分析的准确性。
3. 网格划分将几何模型划分为适当的网格是有限元分析的关键步骤。
网格的划分应考虑到计算精度和计算效率的平衡，确保在关键区域有足够的网格密度。
三、铝合金轮毂的有限元分析1. 载荷和边界条件设置在有限元分析中，需要设置载荷和边界条件。
载荷包括车辆行驶过程中的惯性力、摩擦力等；边界条件则涉及到轮毂与轮胎的连接方式、约束等。
这些条件的设置将直接影响分析结果的准确性。
2. 应力分析通过有限元分析，可以获得铝合金轮毂在各种工况下的应力分布情况。
这包括静态应力、动态应力以及交变应力等。
分析结果将有助于评估轮毂的强度、刚度和耐久性。
3. 模态分析模态分析可以获取铝合金轮毂的振动特性，如各阶模态频率和振型。
这对于评估轮毂在复杂工作环境下的动态性能具有重要意义。
四、结果与讨论通过对铝合金轮毂的有限元分析，可以得到以下结论：1. 铝合金轮毂在各种工况下的应力分布情况，为优化设计提供依据；2. 模态分析结果有助于了解轮毂的动态性能，为降低振动和噪声提供参考；3. 通过对比不同设计方案的有限元分析结果，可以找到最优的设计方案，提高轮毂的性能和寿命；4. 有限元分析还可以用于评估铝合金轮毂在复杂工作环境中的潜在风险，为生产制造提供有力支持。
《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》
《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金轮毂因其轻量化、耐腐蚀性以及良好的成形性能等优势，已经成为了现代汽车制造业的标配。
为了更全面地理解铝合金轮毂的力学性能和其在各种条件下的应力分布，有限元分析（FEA）已成为不可或缺的辅助手段。
本文旨在研究铝合金轮毂的力学性能及其在有限元分析中的应用。
二、铝合金轮毂的力学性能铝合金轮毂的力学性能主要体现在其抗拉强度、屈服强度、冲击韧性以及疲劳强度等方面。
这些性能的优劣直接决定了轮毂的安全性和使用寿命。
1. 抗拉强度和屈服强度：铝合金的抗拉强度和屈服强度是衡量其抵抗外力破坏能力的关键指标。
铝合金轮毂通常需要具备较高的抗拉和屈服强度，以保证在高速行驶和复杂路况下不会发生断裂或变形。
2. 冲击韧性：冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时吸收能量并保持其完整性的能力。
铝合金轮毂需要具备良好的冲击韧性，以应对突发情况如碰撞等。
3. 疲劳强度：由于轮毂需要长期承受车辆重力和路面反作用力等循环载荷，因此其疲劳强度也是一项重要的力学性能指标。
优质的铝合金轮毂应具备较高的疲劳强度，以延长其使用寿命。
三、有限元分析在铝合金轮毂中的应用有限元分析（FEA）是一种通过数值计算方法对实际物理系统进行模拟的技术。
在铝合金轮毂的设计和优化过程中，有限元分析具有重要的应用价值。
1. 模型建立：首先，根据铝合金轮毂的实际尺寸和结构，建立精确的有限元模型。
模型中需要考虑轮毂的材料属性、边界条件以及载荷情况等因素。
2. 材料属性定义：在有限元模型中，需要定义铝合金的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度、抗拉强度、屈服强度等。
这些属性将直接影响有限元分析的结果。
3. 载荷和边界条件设置：根据实际工作情况，设置轮毂所受的载荷和边界条件。
如车辆重力、路面反作用力、轮胎与轮毂之间的摩擦力等。
4. 求解和分析：通过求解有限元方程，得到轮毂在各种工况下的应力、应变、位移等结果。
大尺寸重载车用铝合金轮毂径向疲劳寿命预测
农业装备与车辆工程2015年0引言21世纪初，随着能源危机的加剧，汽车工业对于整车轻量化的研究也越来越深入，而减轻车重主要途径之一是采用轻质合金材料轮毂来替代原有钢制材料轮毂，以达到减轻车重并降低燃油消耗率的目的[1]。
有相关数据表明，将汽车整车质量降低10%，燃油效率可相应提高6%～8%[2]。
因此，大尺寸铝合金轮毂替代传统钢制轮毂应用于重载车上，将对降低整车重量及降低燃油消耗率产生重要影响。
同时，铝合金轮毂良好散热性，增强了车辆制动效能，使得轮胎和制动盘寿命提高，有效保障整车的安全性。
目前，重载车用大尺寸铝合金轮毂大都采用锻造和压力铸造，工艺成本相对较高。
低压铸造作为比较成熟的成型方式，成本低，且铸造产品也已在轿车上得到广泛应用。
因此，将低压铸造铝合金轮毂应用于重载车型对于收稿日期：2015－04－07修回日期：2015－04－14doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．07．011大尺寸重载车用铝合金轮毂径向疲劳寿命预测王素梅1，边雷雷2，岳峰丽1（1.110179辽宁省沈阳市沈阳理工大学汽车与交通学院；2.071000河北省保定市长城汽车股份有限公司）［摘要］大尺寸低压铸造铝合金轮毂在服役状态下疲劳寿命研究较少，是其广泛应用于重载车型的原因之一。
因此，利用有限元方法建立重载车用低压铸造铝合金轮毂径向疲劳模型，在轮辋胎圈座上施加等效径向载荷，并考虑充气压力对轮毂的影响，对轮毂进行有限元分析，以确定轮毂的应力应变分布。
在应力分析基础上，考虑轮毂在成型过程中不同部位力学性能差异造成其疲劳性能不同，运用应力疲劳理论对轮毂径向疲劳过程进行寿命预测。
结果表明：在径向疲劳过程中，内轮缘变形量相对较大，这与相关文献结果符合；与小尺寸铝合金轮毂、大尺寸钢制轮毂相比，轮辋外侧连接内轮缘圆角处应力值相对较高，轮毂通风口之间没有出现应力集中；轮辋外侧圆角处寿命最低，预测结果符合轮毂实际使用情况，为轮毂结构设计与后期改进提供依据。
《2024年铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》范文
《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》篇一一、引言在汽车工业中，铝合金车轮以其轻量化、耐腐蚀性以及高强度等特点得到了广泛的应用。
然而，随着汽车工业的快速发展，对车轮的耐久性和可靠性提出了更高的要求。
双轴疲劳试验是评估车轮在复杂工况下性能的重要手段。
传统的双轴疲劳试验通常依赖于物理试验，不仅成本高昂，而且耗时较长。
因此，通过数值模拟技术对铝合金车轮双轴疲劳试验进行研究，既能够节省成本，又能够快速得到结果，为实际的车轮设计和制造提供有力支持。
二、铝合金车轮的材料与结构特点铝合金车轮通常采用轻质铝合金材料制造，其具有较高的比强度和良好的塑性。
车轮的结构设计也经过了精细的优化，以适应不同的使用需求。
铝合金车轮的这些特点使其在汽车工业中得到了广泛的应用。
三、双轴疲劳试验原理及重要性双轴疲劳试验是一种模拟车轮在实际使用中受到的复杂应力状态的试验方法。
通过双轴疲劳试验，可以评估车轮在多种工况下的耐久性和可靠性。
该试验对于预测车轮的使用寿命、优化设计以及提高产品质量具有重要意义。
四、数值模拟方法及模型建立1. 有限元分析方法：采用有限元分析软件对铝合金车轮进行建模和数值模拟。
通过建立精确的几何模型和材料模型，可以模拟车轮在双轴疲劳试验中的应力分布和变形情况。
2. 模型建立：根据铝合金车轮的实际尺寸和结构特点，建立精确的有限元模型。
在模型中考虑材料的非线性、塑性以及蠕变等特性，以更准确地反映实际工况下的车轮性能。
五、数值模拟结果与分析1. 应力分布：通过数值模拟，可以获得车轮在不同工况下的应力分布情况。
这包括车轮在不同角度下的弯曲、扭转以及剪切等应力状态。
2. 疲劳寿命预测：根据数值模拟结果，可以预测车轮的疲劳寿命。
通过分析不同区域的应力集中情况以及材料的疲劳性能，可以评估车轮在不同工况下的使用寿命。
3. 结果分析：将数值模拟结果与实际双轴疲劳试验结果进行对比，验证数值模拟方法的准确性和可靠性。
通过对模拟结果进行深入分析，可以优化车轮的设计和制造工艺，提高产品的性能和寿命。
《2024年铝合金轮毂的有限元分析》范文
《铝合金轮毂的有限元分析》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金轮毂因其轻量化、高强度、良好的抗腐蚀性等优点，在汽车行业中得到了广泛的应用。
然而，轮毂作为汽车的重要部分，其结构和性能对汽车的行驶稳定性和安全性具有重要影响。
因此，对铝合金轮毂的结构进行准确的分析和优化显得尤为重要。
本文通过有限元分析方法，对铝合金轮毂的结构性能进行了深入的研究。
二、铝合金轮毂的有限元模型建立1. 模型简化与假设在进行有限元分析前，需要对铝合金轮毂的实体模型进行简化。
简化过程中，我们假设轮毂的材料是均匀且各向同性的，忽略微小的不规则形状和细节。
同时，我们忽略了轮毂制造过程中的工艺影响，如铸造缺陷、热处理不均等。
2. 网格划分在有限元分析中，网格的划分对分析结果的准确性具有重要影响。
我们采用高精度的四面体网格对铝合金轮毂进行划分，确保在关键部位如轮辐、轮缘等处的网格足够细密。
3. 材料属性定义铝合金轮毂的材料属性包括密度、弹性模量、泊松比、屈服强度等。
这些参数的准确设定对分析结果的准确性具有重要影响。
我们通过实验测定和文献查阅，获取了准确的材料属性。
三、有限元分析过程1. 边界条件设定在有限元分析中，边界条件的设定是关键的一步。
我们根据实际情况，设定了轮毂的约束条件和载荷条件。
如，轮毂与轴承的接触部位设定为固定约束，而轮毂所受的力则通过力载荷或压力载荷的方式进行施加。
2. 应力与应变分析通过有限元分析软件，我们对铝合金轮毂进行了应力与应变分析。
在各种工况下，如制动、加速、转弯等，对轮毂的应力与应变进行了详细的计算和分析。
通过分析结果，我们可以清楚地看到轮毂的最大应力和应变位置，为优化设计提供依据。
四、结果与分析1. 应力与应变分布情况通过对铝合金轮毂的有限元分析，我们得到了其应力与应变的分布情况。
结果显示，轮毂在制动等工况下，应力主要集中在轮辐和轮缘的交界处，而应变则主要发生在轮缘部位。
这为我们提供了优化设计的方向。
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有限元分析软件的使用,将使铝轮产品的设计周期大大缩短,同时提高产品设计的精确程度,有限元的优化设计将推动整个铝轮行业的迅速发展,它彻底抑制了不合理、错误的结构设计,使铝轮的运转更加安全和迅捷.
6.学位论文周堃汽车用铝合金车轮低压铸造过程的数值模拟及其疲劳性能分析2009
铸造过程计算机模拟与仿真同结构有限元分析技术是信息科学、材料科学、工程力学及计算机图形学等各种学科的交叉科学,是先进制造科学的重要前沿领域。针对传统凭借经验设计制造车轮的过程中存在设计造型盲目性大、铸件成品率低、检测周期长的问题,本论文采用了计算机辅助造型技术及有限元分析方法,研究了车轮从初始造型设计到铸件生产过程数值模拟,最后到产品结构疲劳性能分析的全过程,这样能够迅速发现产品设计和生产中存在的问题,通过优化设计,提高产品成品率同时改善结构薄弱环节以缩短开发周期、降低成本,主要研究内容如下:
然而,车轮结构的弯曲疲劳试验和冲击试验均为动态试验,因此,有必要对其建立动态有限元分析模型,从而更准确地得到车轮结构在试验条件下的响应情况。首先,对车轮结构进行了弯曲疲劳试验和冲击试验条件下的模态分析,分析了车轮结构的模态振型和特点;然后,对车轮结构进行了旋转弯矩动态分析,发现在弯曲疲劳试验中车轮结构中的应力是非对称循环应力。针对两种弯曲疲劳试验装置工作原理的不同,对车轮结构进行了离心力分析,通过分析表明两种试验装置的试验结果是一致的。
能的有限元分析-机械设计与制造2009,""(5)
利用三维建模软件ug和有限元分析软件Ansys建立某款轿车铝合金车轮的弯曲疲劳试验力学分析模型.结合铝合金的材料特性,通过Ansys的结构分析模块研究螺栓预紧力、旋转离心力和试验弯矩对车轮结构强度的影响以及车轮结构的应力应变分布规律,找出应力集中区域.通过与实际试验结果的比较,验证了有限元分析结果的准确性.
以某型车轮为例进行了实验应力分析和极限疲劳寿命试验,拟建立一条有限元分析应力结果和实验应力分析结果与车轮结构实际极限疲劳寿命相对应的曲线,可以用做今后弯曲疲劳试验寿命预测的判定依据。以某型车轮结构为例,从初始设计,有限元分析后轻量化改进,到最终产品投产,通过试验,介绍了轻量化的多种方法,根据很多类似的经验,提出了各种尺寸规格车轮结构轻量化设计的目标重量。
经某车轮有限公司的实际验证,本文进行的汽车铝合金车轮的造型设计、低压铸造过程数值模拟及工艺优化和疲劳强度模拟验证的研究工作,具有很好的应用性、较大的通用性和工程实践价值,在合作项目中,取得了较大的经济效益。
7.期刊论文周堃.赵玉涛.苏大为.汪煦.ZHOU Kun.ZHAO Yu-tao.SHU Da-wei.WANG Xu轿车铝合金车轮弯曲疲劳性
3、针对结构优化设计过程中忽略的残余应力问题进行了分析,计算了车轮铸件的铸造残余应力,通过开发的接口程序将车轮的有限元网格信息和残余应力信息输入到ANSYS中,利用ANSYS的结构分析模块对车轮进行了加载计算,模拟了含有铸造残余应力的车轮在装车后形成的初始应力现象。这样的分析更符合铸件的实际生产情况,对后续的工作具有指导性意义。
学位授予单位:南京理工大学
1.期刊论文闫胜昝.童水光.朱训明.YAN Sheng-zan.TONG Shui-guang.ZHU Xun-ming铝合金车轮冲击试验有限元
分析-水利电力机械2007,29(8)
车轮的冲击试验在车轮性能试验中失效率较高,为了在设计初期预测冲击试验结果,建立合理的车轮冲击试验有限元分析力学模型,就一款汽车铝合金车轮采用I-DEAS有限元软件,分别采用有限元分析方法和试验方法对该车轮进行了冲击试验研究,通过对有限元分析结果与试验结果的比较,有限元分析出的车轮破坏趋势与实际试验中车轮的破坏情形完全一致.因此,确定了车轮冲击试验有限元分析的合理约束条件和加载方式,实现了车轮冲击试验有限元分析力学模型的合理建立,为后续进行冲击试验的动态数值模拟奠定了基础.
1、详细分析了车轮造型设计的组成要素,考虑了车轮造型设计中所涉及的各种要求和标准,并通过三维造型技术对车轮实体建模,在此基础上归纳总结了现代CAD建模技术的特点。
2、结合SU0011车轮的开发和制造要求,对其实际低压铸造过程进行了数值模拟,计算了车轮充型和凝固过程中的流场和温度场,预测了缩孔、缩松等缺陷,并就缺陷产生原因进行了分析,然后提出改进方案,优化了产品制造工艺,满足高铸造成品率的实际生产要求。
本文围绕车轮结构的性能试验,旨在提升车轮自主设计水平,进行了有限元分析方法的研究,并通过实验应力分析对本文建立的有限元分析模型进行了验证,指出了有限元分析的合理和不足之处,并通过极限疲劳寿命试验,建立了一条实用的车轮结构材料S-N曲线。提出基于等效损伤原则的冲击响应谱分析,对车轮结构冲击试验的实验应力分析结果进行了频谱分析,得出车轮结构冲击试验中的应力波及应力谱。
首先,针对车轮结构的三大性能试验进行了静态弹性有限元分析,分析中车轮结构的材料参数通过在实际车轮结构上取样,进行标准拉伸试验获得,在静态弹性分析中不考虑材料后期的塑性变形,只取弹性阶段的弹性模量E和泊松比μ作为材料参数,在最大应力不超过车轮材料屈服强度的条件下,通过静态弹性有限元分析可以得到车轮结构在相应试验条件下的应力分布,对于优化车轮结构的设计有一定的指导意义。对冲击试验的静态分析分别通过计算动荷系数和计算瞬时最大冲击载荷两种载荷计算方法,进行了分析,并对结果进行了比较,通过瞬时最大冲击载荷加载更合理。
在对车轮结构进行了冲击试验条件下的模态分析后,参考相关文献,假定冲击载荷符合半正弦函数,对车轮结构在该冲击载荷作用下的动态响应进行了分析,由于I-DEAS软件碰撞分析是基于两个假设进行的,一是碰撞发生于事件的初始时刻,二是碰撞的持续时间极短以致可以忽略,因此,该动力学碰撞分析实际上进行的结构碰撞后的响应计算。分析得到了冲击试验后车轮结构中的应力、速度和加速度响应,车轮结构中的应力响应对于评判车轮结构的设计强度,指导车轮结构的设计优化起到了一定作用,但车轮结构的冲击试验涉及轮胎大变形、气固耦合、接触等问题,要做到完全准确地建立其有限元分析模型还有一定难度,这将是今后研究工作的重点。
4、对铝合金车轮的弯曲疲劳强度试验进行了数值模拟,根据实际工况建立起车轮的有限元模型,在考虑铸造残余应力的基础上研究了螺栓预紧力、旋转离心力和试验弯矩对车轮结构强度的影响以及车轮结构的应力应变分布规律。同时,利用动态应变仪采集危险点的应力信号分析实际应力分布状态,结果表明:计算值与实测值间误差只有4%,有限元计算结果准确可靠,车轮结构能够满足强度的使用要求,利用有限元技术从结构使用强度上证明了车轮设计的合理性,同时对车轮结构的薄弱环节提出了修改方案,对车轮结构进行优化设计,做到节省材料的同时改善受力状况。
9.期刊论文支瑞红.ZHI Rui-hong基于弯曲疲劳试验的铝合金车轮有限元分析-机械管理开发2009,24(6)
基于集型车轮弯曲疲劳试验建立了铝合金车轮有限元模型,使用NX有限元分析软件进行静力分析,采用名义应力法和局部应力应变法预测了铝合金车轮弯曲试验的疲劳寿命.通过与弯曲疲劳试验对比,车轮弯曲疲劳试验结果与有限元计算结果相吻合,验证了有限元方法预测疲劳失效部位、降低研发成本和缩短研发周期的有效性.
南京理工大学
硕士学位论文
铝合金车轮的有限元分析与疲劳寿命预测
姓名:陈玉发
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:王良模
20080526
铝合金车轮的有限元分析与疲劳寿命预测
作者:陈玉发
3.会议论文胡金华.张芳芳.朱志华.李宝华.郎玉玲.阿拉腾.李昌海铝合金车轮双轴疲劳寿命有限元分析2009
首先介绍了车轮双轴试验基本情况。其次简要介绍了车轮双轴试验有限元建模及疲劳寿命分析的基本过程,最后以860车轮为例,对铝合金车轮双轴疲劳试验进行了有限元疲劳寿命分析。
4.期刊论文李平化.罗永新.李强.邓卫军.LI Pinghua.LUO Yongxin.LI Qiang.DENG Weijun铝合金车轮弯曲疲劳
2.期刊论文谢暴.周丽萍.刘艳华.XIE Bao.ZHOU Li-ping.LIU Yan-hua汽车铝合金车轮的有限元分析-安徽职业
技术学院学报2009,8(3)
文章针对某汽车车轮进行弯曲试验和冲击试验的有限元分析,找出了车轮结构中易于发生疲劳破坏的区域.通过对该车轮进行的实际试验,验证了有限元分析的可靠性,此种有限元分析的方法对车轮疲劳寿命和结构优化分析有一定的捂导意义.
10.期刊论文张响.童水光.闫胜昝.徐立.朱训明.ZHANG Xiang.TONG ShuiGuang.YAN ShengZan.XU Li.ZHU XunMing
铝合金车轮弯曲试验疲劳寿命预测研究-机械强度2008,30(4)
弯曲疲劳试验是汽车车轮三项性能试验中失效频率较高的一项.文中建立弯曲试验的有限元模型,使用I-DEAS有限元分析软件进行静力分析,分别采用名义应力法和局部应力应变法, 结合Manson-Coffin、Simth-Waston-Topper损伤公式预测铝合金车轮弯曲试验的疲劳寿命.通过与某型16×6.5J车轮试验对比,证明Simth-Waston-Topper方法预测铝合金车轮弯曲疲劳寿命更接近试验寿命.
8.学位论文闫胜昝铝合金车轮结构设计有限元分析与实验研究2008
车轮是汽车行驶系统中重要的安全部件,汽车前进的驱动力通过车轮传递,车轮的结构性能对整车的安全性和可靠性有着重要的影响。为满足强度及疲劳等的要求,ISO、JASO及GB等标准均规定,汽车铝合金车轮必须进行弯曲疲劳试验、径向滚动疲劳试验和冲击试验。传统的车轮设计多凭借经验展开,存在着设计盲目性大、设计制造周期长、成本高等弊端。面对日益激烈的市场竞争,企业迫切需要采用科学的手段改善设计方法。本文以浙江大学与浙江万丰奥威汽轮股份有限公司的合作项目“铝合金车轮轻量化设计与开发”为背景,研究车轮结构的有限元分析方法,在设计初期预测车轮试验的结果,提出轻量化和改进方案,解决传统车轮设计存在弊端的问题。