铝合金轮毂有限元分析及优化设计
基于有限元分析的铝合金轮毂结构设计及差压铸造研究的开题报告
基于有限元分析的铝合金轮毂结构设计及差压铸造研究的开题报告1.研究背景随着汽车工业的发展，轻量化设计已经成为汽车制造业的趋势。
轮毂作为汽车的重要部件，其质量和性能对车辆的操控性、稳定性、安全性等方面具有重要作用。
近年来，铝合金轮毂作为轮毂材料的一种新兴材料，因其重量轻、强度高、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于汽车轮毂的设计中。
因此，基于有限元分析的铝合金轮毂结构设计及差压铸造研究成为了当前汽车制造业研究的热点问题。
如何通过有限元分析技术对铝合金轮毂进行优化设计，并利用差压铸造工艺制造出高质量的铝合金轮毂，是当前研究的主要目标。
2.研究内容和方法本研究的主要内容有两个方面:（1）基于有限元分析技术对铝合金轮毂的结构进行优化设计。
通过对铝合金轮毂材料的物理特性和力学特性进行研究，利用有限元软件对铝合金轮毂进行数值模拟和分析，进而探索轮毂结构的最优设计方案。
（2）利用差压铸造工艺制造更高质量的铝合金轮毂。
通过合理的铸造工艺参数选择和工艺流程控制，利用差压铸造技术制造出高质量、高强度的铝合金轮毂。
3.研究意义本研究的意义在于：（1）推动轮毂材料的轻量化设计。
铝合金轮毂作为一种轮毂材料，其特殊的物理和力学特性对轮毂的重量设计提出了更高的要求。
本研究将会进一步推动轮毂材料的轻量化设计和不断提高轮毂的性能和品质。
（2）改进铝合金轮毂的生产工艺。
随着汽车制造业的不断发展，生产工艺的改进已经成为提高产品质量和降低成本的主要途径之一。
本研究通过推动差压铸造技术的应用，优化产品制造的工艺流程，有助于提高产品的品质和降低制造成本。
4.预期成果本研究预期的成果有：（1）设计出性能优良的铝合金轮毂结构，提高轮毂的强度和稳定性。
（2）利用差压铸造技术制造高品质的铝合金轮毂，降低产品的制造成本和提高产品的市场竞争力。
（3）通过对铝合金轮毂材料和力学特性的深入研究，推动铝合金轮毂作为一种重要的轮毂材料在汽车制造业的应用。
《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。
铝合金车轮结构设计有限元分析与实验研究
铝合金车轮结构设计有限元分析与实验研究铝合金车轮结构设计有限元分析与实验研究摘要：随着汽车工业的发展，轻量化设计成为将来汽车工程的一个重要方向。
车轮作为汽车的重要组成部分之一，其结构设计直接关系到汽车的性能和安全。
本文旨在通过有限元分析与实验研究的方法，探索铝合金车轮结构设计的优化方案，以达到轻量化和高强度的目标。
关键词：铝合金车轮、有限元分析、实验研究、结构设计 1. 引言随着汽车工业的不断发展，节能减排、环境友好以及安全性能成为汽车设计的重要关注点。
由于铝合金材料具有轻质、高强度、抗腐蚀等优势，因此在汽车制造领域得到广泛应用。
车轮作为汽车的关键组成部分之一，其结构设计对车辆的操控性能、燃油经济性以及乘坐舒适性等方面有着重要影响。
2. 有限元分析有限元分析是一种通过将实际结构离散化为有限个单元，采用数值计算方法对结构进行力学分析的方法。
本文选择ANSYS软件进行有限元分析，模拟铝合金车轮在不同载荷情况下的应力、应变分布。
3. 实验研究为了验证有限元分析的结果，本文进行了一系列的实验研究。
首先，通过采用合适的材料与工艺条件，制备出铝合金车轮样品。
然后，在实验室环境下，模拟真实道路条件进行加载实验，测量并记录车轮在不同载荷情况下的应力、应变数据。
最后，将实验结果与有限元分析的结果进行对比，验证有限元分析的准确性。
4. 结果与讨论基于有限元分析和实验研究的结果，发现在铝合金车轮的结构设计中，提高轮辐与轮毂的连接方式对车轮的强度和刚度具有重要影响。
通过优化连接方式，可以提高车轮的整体强度和刚度，提高其承载能力和抗疲劳性能。
此外，选用合适的铝合金材料以及适当的加工工艺，也能够有效地提高车轮的强度和刚度。
5. 结论本研究通过有限元分析和实验研究的方法，探索了铝合金车轮结构设计的优化方案。
结果表明，在设计铝合金车轮时，合理选择轮辐与轮毂的连接方式、选用适当的铝合金材料以及优化加工工艺等因素都对车轮的强度和刚度具有重要影响。
《2024年铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》范文
《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、高强度、耐腐蚀等优点，逐渐成为现代汽车的重要部件。
了解铝合金轮毂的力学性能及进行有限元分析，对于提高其设计水平、优化结构、增强安全性能具有重要意义。
本文将重点探讨铝合金轮毂的力学性能及有限元分析方法。
二、铝合金轮毂的力学性能1. 强度与刚度铝合金轮毂的强度和刚度是评价其力学性能的重要指标。
铝合金材料具有较高的屈服强度和抗拉强度，使得轮毂在承受载荷时能够保持较好的稳定性。
此外，铝合金轮毂的刚度也较高，能够有效地抵抗弯曲和扭曲变形。
2. 耐疲劳性能铝合金轮毂在使用过程中需要承受周期性载荷，因此其耐疲劳性能尤为重要。
铝合金材料具有良好的耐疲劳性能，能够在长期使用过程中保持较好的机械性能。
此外，通过合理的结构设计，可以进一步提高铝合金轮毂的耐疲劳性能。
3. 抗冲击性能铝合金轮毂在行驶过程中可能会受到意外冲击，因此其抗冲击性能也是评价其力学性能的重要指标。
铝合金材料具有较好的吸能和缓冲性能，能够在受到冲击时吸收部分能量，减少对轮毂本身的损伤。
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。
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、材料属性赋值、边界条件设定等操作，可以实现对轮毂的力学性能进行仿真分析。
1. 网格划分与材料属性赋值在有限元分析中，首先需要对轮毂进行网格划分，将轮毂离散化为有限个单元。
然后，为每个单元赋予铝合金材料的属性，如弹性模量、密度、泊松比等。
这些属性将直接影响有限元分析的结果。
2. 边界条件设定与加载在有限元分析中，需要设定轮毂的边界条件，如约束轮毂的旋转自由度等。
然后，在轮毂上施加载荷，如径向力、侧向力等。
这些载荷将用于模拟轮毂在实际使用过程中的受力情况。
3. 仿真结果分析与优化设计通过有限元分析软件进行计算，可以得到轮毂在各种工况下的应力、应变、位移等结果。
《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、耐腐蚀、良好的导热性等优点，得到了广泛应用。
为了更好地理解铝合金轮毂的力学性能和优化其设计，有限元分析（FEA）成为了一种重要的研究手段。
本文将通过有限元分析方法，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，我们首先需要对实际轮毂进行适当的简化。
我们假设轮毂材料为均匀、各向同性的铝合金，忽略其微观结构和不均匀性。
此外，我们还假设轮毂在制造过程中没有产生任何缺陷。
2. 材料属性定义在有限元分析中，材料属性是至关重要的。
我们通过实验测定铝合金的弹性模量、泊松比、屈服强度等力学性能参数，并将其输入到有限元软件中。
3. 网格划分网格划分是建立有限元模型的关键步骤。
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。
在关键区域，如轮毂的应力集中区域，我们采用更细的网格以获得更精确的结果。
三、铝合金轮毂的边界条件与载荷在有限元分析中，边界条件和载荷是影响分析结果的重要因素。
我们根据实际工况，设定轮毂的边界条件为固定支撑，并在轮毂上施加相应的载荷，如车辆行驶过程中的径向力、侧向力等。
四、有限元分析结果1. 应力与应变分析通过有限元分析，我们可以得到铝合金轮毂的应力与应变分布情况。
在轮毂的边缘和辐条连接处，由于应力集中现象，这些区域的应力值较高。
通过分析这些区域的应力分布，我们可以了解轮毂的承载能力和潜在的危险区域。
2. 模态分析模态分析可以了解铝合金轮毂的振动特性。
通过有限元分析，我们可以得到轮毂的前几阶模态频率和振型。
这些信息对于轮毂的动态设计和优化具有重要意义。
3. 疲劳分析铝合金轮毂在使用过程中会受到循环载荷的作用，因此疲劳性能是评估其性能的重要指标。
通过有限元分析，我们可以得到轮毂的疲劳寿命和潜在的疲劳损伤区域，为轮毂的优化设计提供依据。
五、结论与展望通过有限元分析，我们深入研究了铝合金轮毂的力学性能和优化设计。
《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。
《2024年低压铸造铝合金轮毂的数值模拟与工艺优化》范文
《低压铸造铝合金轮毂的数值模拟与工艺优化》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、耐腐蚀等优点，已经成为现代汽车的重要部件。
低压铸造作为一种重要的铝合金轮毂生产工艺，其生产效率高、成品率稳定，被广泛应用于实际生产中。
然而，低压铸造过程中的工艺参数优化对产品性能及质量具有重要影响。
因此，本文旨在通过数值模拟方法，对低压铸造铝合金轮毂的过程进行深入研究，并提出工艺优化措施。
二、数值模拟研究1. 建模与设定通过专业的模拟软件，建立低压铸造铝合金轮毂的有限元模型。
设定模型中的材料属性、边界条件等参数，确保模拟过程的准确性。
2. 模拟过程在设定的条件下，模拟低压铸造过程中熔融金属的充型、凝固及冷却等过程。
通过观察模拟过程中的温度场、流场等变化，了解金属的充型行为及轮毂的凝固过程。
3. 结果分析根据模拟结果，分析低压铸造过程中可能存在的问题及影响因素。
如充型速度、温度梯度、气孔形成等，为后续的工艺优化提供依据。
三、工艺优化措施1. 充型速度优化通过调整充型速度，改善熔融金属的充型行为。
在保证金属充分填充的前提下，减小金属的湍流和气孔的形成。
通过模拟和实验验证，确定最佳的充型速度范围。
2. 温度制度优化温度制度对铝合金轮毂的凝固过程及组织性能具有重要影响。
通过调整熔炼温度、模具温度等参数，优化温度制度。
同时，考虑到材料的结晶特性及合金成分，制定合理的温度梯度。
3. 模具设计优化模具设计对铝合金轮毂的成型质量及生产效率具有重要影响。
通过优化模具的结构设计、排气系统等，提高模具的成型质量及使用寿命。
同时，考虑模具的加工工艺及成本等因素，实现模具设计的综合优化。
四、实验验证与结果分析1. 实验方法与过程根据数值模拟结果及工艺优化措施，进行实际生产实验。
记录实验过程中的工艺参数、产品性能及质量等数据。
同时，与未优化的生产过程进行对比，分析优化措施的效果。
2. 结果分析根据实验数据，分析低压铸造铝合金轮毂的工艺优化效果。
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铝合金轮毂有限元分析及优化设计作者：魏剑吴龙曾师尊来源：《青岛大学学报（工程技术版）》2020年第03期摘要：为了提高轮毂的安全性和可靠性，本文主要对铝合金轮毂进行有限元分析及优化设计。
采用三维软件Creo30，对某铝合金轮毂进行实体建模，并导入Ansys软件中，分析其固定点在不同作用力与力矩方向时轮毂的动态弯曲疲劳、径向疲劳与冲击性能。
试验结果表明，该轮毂所受的最大应力远小于许用应力。
同时，为提高该轮毂的性能，对该轮毂的薄弱连接部位进行加强设计，并对其余部分进行轻量化设计。
研究结果表明，轮毂的整体质量减少了13413 g，其强度符合设计要求。
该研究对提高轮毂的使用寿命具有重要意义。
关键词：轮毂; 有限元分析; 弯曲疲劳; 径向疲劳; 冲击分析中图分类号： U463.343文献标识码： A2017年，我国发布了《节能與新能源汽车技术路线图》，根据该路线图，将大力推进Al、Mg合金、碳纤维复合材料等在汽车上的应用，推进轻量化材料制造技术的发展[1]。
目前，在汽车零部件设计中，国内铝合金轻量化材料的使用量仍低于国际水平，针对铝合金轻量化材料，胡泊洋等人[23]采用有限元分析方法，对脚踏板、蓄电池箱体支架、车门、底盘控制臂和牵引钩等进行分析，用铝合金替代传统钢材料，并通过仿真与试验研究，优化结构和尺寸，使零部件达到性能使用要求;朱红建[4]从分析汽车钢圈的主要载荷形式和失效形式入手，确定横向载荷是造成疲劳破坏的主要原因，并运用有限元分析软件，对汽车钢圈进行了结构分析，且对汽车使用寿命进行预测，同时运用优化理论对汽车钢圈进行优化设计，进而提高汽车钢圈的可靠性和使用寿命;Wang X F等人[513]利用有限元分析软件，对钢制、铝合金或镁合金车轮建立参数化模型，进行弯曲疲劳和径向疲劳试验模拟，得到轮毂的应力图和应变图，计算车轮上应力较大的区域，并分析危险点的应力状态，对各类型轮毂进行结构优化和刚强度分析，以达到轮毂轻量化目的。
基于此，本文运用Creo30和Ansys软件，对某铝合金轮毂进行有限元分析及优化设计，分析铝合金轮毂的动态弯曲疲劳、径向疲劳与冲击性能3种试验状态，根据所得数据优化轮毂结构，使该轮毂达到最佳效果。
该研究对国内铝合金轻量化材料的应用具有重要意义。
1模型建立根据GB/T 3487—2015乘用车轮辋规格系列[14]中的轮辋绘制方法，在Creo30软件上进行绘制，轮辋厚度为35 mm轮辐，整体尺寸为2285 mm×259 mm，轮毂材料为A356（ZAlSi7MgA）合金材料，A356材料性能如表1所示。
将模型导入Ansys仿真环境模块中，对模型进行一定的修改，增加辅助线的坐标。
观察轮毂的形状，对其进行网格化，轮毂网格化如图1所示。
调整网格化的形状，或者边缘层达到图1效果[15]。
轮毂是通过5个螺栓和主轴支撑，所以将轮毂与螺栓和主轴接触的11个面设置为支撑面。
根据轮毂参数和整车参数，本研究所测试轮毂受90°，22 051 N的应变冲击力，受力点为轮毂轮缘的外半径一个着力点。
根据对作用点的调整，设置为坐标系定位，将作用力集中为目标点，使模拟条件与实际条件相吻合。
2轮毂的性能试验2.1动态弯曲疲劳试验依据GB/T 15704—1995轿车车轮冲击试验方法，将轮毂下沿固定在试验装置上，增加一个围绕轮毂中心轴旋转的弯矩，或者使用一个固定弯矩加持在旋转平台上。
该试验是模拟汽车在运行过程中所受到的弯矩，通过实验可以看出，整体结构的薄弱点有助于定向加强，并可进行结构优化。
试验参数包括施加力、受力偏差距离、中心线、施加力圆盘直径。
根据弯矩的大小，规定力臂在05～14 m范围内，方向为平行车轮安装平面。
其弯矩为M=（μR+d）FvS（1）式中，μ为轮胎与地面的摩擦系数;R为车轮静置时的整体标准大小，m;d为车轮的内、外偏离距离，m;Fv为最大额定负载，N;S为强化系数。
将轮毂划分为16等份，模拟轮毂回转运动时受到的弯矩。
由于轮毂对称，只要考虑其1/4的结构就可以代表整个轮毂的运动情况[1619]。
即在0～90°范围内，每隔225°施加一个力，最终生成5组图像，代表5个时刻的运动状态。
模拟时，摩擦系数μ=07，车轮大小R=0562 m，内偏距d=077 m，最大负载Fv=9760 N，强化系数S=16，力臂长度L=05 m。
计算得试验时需要加持在力臂上的力F=24 049 N。
在加持角度与车轮中平面夹角为45°时，45°状态图如图2所示。
由图2a和图2b可以看出，疲劳破坏集中在3个区域，一是辐条与中心盘交界处，由于辐条倒角太小，未能将反复运动产生的固有频率有效的传递消除，造成应力集中产生大面积破坏现象;二是两辐条交界处，正面破坏面积大，反面无破环现象，未能起到有效分担受力的作用;三是辐条与轮辋交界处，由于接触面较小，应力大量集中。
由图2c和图2d可以看出，当45°夹角时，应变状况完全在轮毂接受范围内，并未产生较大的变形，而较大变形在与试验无关的力臂作用杆上。
由图2e和图2f可以看出，应力集中于接触面和轮辐位置，最大应力为983 MPa，远小于材料的性能，应力分布不均匀，集中在辐条倒角处，虽然在短暂时间内不会造成影响，但当反复运动时就会对车辆安全造成影响。
当加持角度与车轮中平面夹角为其他时，各应力皆在许用范围内，各偏移角度最大应力如表2所示。
车轮正面疲劳强度如图3所示。
由图3可以看出，应力破坏皆集中于辐条与中心盘交界处、两辐条交界处、辐条与轮辋交界处，因加持角度不同会产生一定的差别，发生破坏的位置主要位于辐条中心盘。
由于材料较厚，且是密集结构，可对其边沿倒圆角应力集中严重处进行修改，对辐条与轮辋交界发生疲劳破坏夹角较小的部位进行加强。
2.2动态径向疲劳试验汽车轮毂在行驶过程中的径向受力情况进行动态径向疲劳试验。
测试时，采用一个大的施加轮提供径向力，带动车轮转动，模拟行驶状态下车轮的环境，通过反复试验，求出轮毂行驶时的结构薄弱点，并进行优化。
试验主要作用力是轮胎对轮毂的均匀压强，以及附加轮对轮毂的径向附加力，附加力的确定是通过生产商对轮毂参数的要求，本次试验的轮毂为18寸，查询国际标准，得出额定力为8 150 N，厂商要求力为9 760 N，则实际加持力为Ft=FvK（2）式中，Fv为最大额定负载，N;K为系数。
通过式（2）计算出实际加持力为19 520 N，轮胎压力取280 kPa。
本试验与弯曲疲劳试验相同，把1/4轮毂相隔225°设置一个受力点，研究不同受力点的有限元模拟情况，完成对轮毂的优化。
建立5个角度的最大应力应变，各角度最大应力和应变如表3所示。
由表3可以看出，径向疲劳实验的最大应力与应变均在允许范围内。
当加持角度与车轮中平面夹角为45°时，其45°状态图如图4所示。
由图4a和图4b可以看出，疲劳破坏集中于辐条与轮辋交界处;由图4e和图4f可以看出，应力最大值发生在轮毂辐条小夹角处，两辐条交界扩散区也有应力集中现象，辐条反面的情况比正面更明显;由图4c和图4d可以看出，在45°的受力情况下，应变最大值发生在轮辋下端，发生的点与施加力的方向平行。
观察轮辐区域，轮辐区域变形相对较小，轮辐应变最大的区域位于辐条与轮辋交界处。
2.313°冲击试验轮毂的13°冲击试验是将一定的负荷施加在装有轮胎的轮辋边缘处，主要模拟车辆行驶时在路面遇到异物所受到的冲击情况。
试验冲击头与轮毂轴线呈13°的夹角。
根据相关规定，冲击头的冲击面应该在宽度125 mm，长度375 mm以上，车架可以根据实际情况进行调节，冲击块应处于轮辐制高点垂直正上方230 mm处进行自由落体运动，对轮毂进行打击。
13°冲击试验状态图如图5所示。
在13°冲击试验中，冲击力为22 502 N，根据试验所得数据，最大应力发生在冲击块与轮毂接触区，最大应力为502 MPa，在材料的许可范围内。
由图5a可以看出，虽然辐条与轮辋相交处不是应力最大点，但是也形成了较严重的应力集中现象。
13°冲击试验疲劳强度如图6所示。
由图6可以看出，无论是在225°还是在45°施加作用力，都会对辐条交接小夹角处造成较大的应力集中。
试验可知，小夹角处的应力为整体轮毂的最大应力点和薄弱点，正面疲劳破坏集中于小夹角处与轮辋冲击接触点内环处，这两个点极容易发生破坏，循环次数接近1000次就会发生破坏，尤其是连接处的中心点是轮毂最先疲劳破坏的点。
在辐条背面，有一个因为冲击变形扭曲产生疲劳破坏的点，在其对称部位也会产生相同的破坏，不过对比辐条连接处可作为第二优化位置。
3优化分析根据前述3个试验，得出轮毂整体构造弱点在辐条与轮毂的交界处。
因此，对辐条与轮辋小夹角处进行强化处理，结构优化如图7所示。
由图7a和图b可知，对易造成应力集中的夹角处进行倒角加强，半径由7 mm加到12 mm，中间加强厚度平均35 mm。
对容易产生应力集中的辐条边缘处进行倒圆角设置，正面辐条倒圆角3 mm，辐条反面倒圆角25 mm。
由图7c可知，由于轮毂交接处较厚，对其减重槽进行进一步加深，最终深度为3 mm，并进行圆角处理[20]。
优化处理后的轮毂体积由2479 77×10-3 m3变为2443 42×10-3 m3，前后体积差为3635×10-5 m3，材料A356的密度为369×103 kg/m3，本次优化减重13413 g，整体结构得到加强。
4结束语本文根據GB/T 3487—2015乘用车轮毂规格系列设计了轮辋类型、尺寸大小、轮辐厚度及形状，并利用Creo30对轮毂进行三维建模，同时采用Ansys进行弯曲疲劳、径向疲劳和13°冲击试验。
试验结果表明，轮毂受到最大弯曲应力为983 MPa，最大径向应力为1093 MPa，最大冲击应力为502 MPa，因此弯曲疲劳是轮毂失效的主要形式;根据强度分析结果对铝合金轮毂进行局部优化，减重13413 g，减轻15%，本研究所设计轮的毂达到较好效果，但轮毂的结构耐久性还需要在后期装配、整车制动、转向、越障等各种性能测试中得到验证。
后续还可从材料、工艺、疲劳寿命等角度进一步优化。
该研究对轮毂生产具有重要意义。
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