有限元分析技术在汽车轮毂设计中的应用研究
基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究
基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究一、引言在当今社会中，车辆轮胎作为车辆的核心部件之一，其使用寿命、性能强弱直接影响着车辆在行驶过程中的性能。
因此，研究车辆轮胎的动力学性能，对于提高车辆的行驶安全性和性能具有重要意义。
随着计算机技术和有限元分析方法的发展，基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究的方法日益成熟，不断得到完善。
本文将基于有限元分析方法，详细探讨车辆轮胎的动力学性能研究方法和实现。
二、车辆轮胎的动力学性能车辆轮胎的动力学性能主要包括轮胎的悬挂性能、路面适应性能以及制动性能等方面。
其中，轮胎悬挂性能对于车辆的稳定性和舒适性都有着重要的影响。
1、轮胎的悬挂性能轮胎的悬挂性能是指轮胎在行驶过程中，承受地面不平度和负荷作用下所发生的相对运动状态，主要有三个方面：纵向刚度、侧向刚度和垂向刚度。
轮胎的侧向刚度直接影响车辆的转向稳定性和操纵性，而轮胎的纵向刚度和垂向刚度则主要影响车辆的行驶稳定性和路面适应性能。
2、路面适应性能路面适应性能主要是指轮胎在行驶过程中，对于路面表面的不平度和纹理的适应能力，主要由轮胎的形变能力和接地面积等因素来决定。
其关键技术为轮胎有限元模型的建立，以及轮胎接地面的特征量的计算和分析。
3、制动性能轮胎的制动性能主要是指轮胎在制动时对于路面的抓地力和制动距离等方面的表现能力，因此最主要的课题是轮胎与路面之间的摩擦特性。
三、基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究基于有限元分析的车辆轮胎动力学性能研究，主要包括轮胎有限元模型建立、轮胎动力学仿真分析和实验验证等几个方面。
1、轮胎有限元模型建立轮胎有限元模型的建立是基于有限元方法的轮胎动力学仿真研究的基础，直接影响着轮胎仿真分析的准确性和可靠性。
因此，在建立轮胎有限元模型时，需要考虑到轮胎的结构特性，如胎面花纹、胎壳结构和胎肩等，并考虑到胎内空气压力等因素对轮胎应力分布的影响。
2、轮胎动力学仿真分析轮胎动力学仿真分析主要是通过有限元仿真分析，模拟轮胎在不同工况下的变形和应力，得出其动力学性能和力学特性等重要参数，以便对轮胎设计进行探索和优化。
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。
有限元分析技术在汽车轮毂设计中的应用研究
技术与实践154 / INDUSTRIAL DESIGN 工业设计有限元分析技术在汽车轮毂设计中的应用研究APPLICA TION RESEARCH OF FINITE ELEMENT ANAL YSIS TECHNOLOGY IN AUTOMOBILE WHEEL HUB DESIGN长春工业大学 李明 朱宝对需要仿真分析的几何结构数据进行几何清理，将几何特征进行适当的简化并划分成合适的网格，根据不同的几何结构可以选择不同的单元类型进行仿真，单元类型可以分为壳单元（Shells ）、实体单元（Solids ）、梁单元（Beams ）。
给处理好的网格定义材料属性，并根据真实的试验情况施加约束、载荷和工况（尽可能的接近实际试验状态）；(2)数据分析。
选用合适的数值求解器（不同的求解器对网格划分的要求不同）对处理好的网格数据进行求解计算；(3)计算结果后处理。
根据处理后的数据几何结构的可靠性进行评估，并对风险项进行优化设计；(4)再次验证。
对优化后的FEA 模型再次数据分析，验证优化后的设计方案是否规避了风险并且合理可靠。
有限元技术可以应用在工业生产过程中，比如工业产品零部件的强度分析，分析各部件在使用工况下是否满足材料的强度极限，提前发现风险点并进行优化改良，使得产品更加安全可靠。
现在，各大汽车制造企业都成立了自己的CAE 分析部门。
有限元分析技术已经成为汽车研发制造过程中不可或缺的一部分。
有限元技术可以在乘用车研发过程中主要有以下几个方向的应用：(1)结构分析，如白车身弯曲刚度分析、扭转刚度分析、安装点强度分析；(2) CFD 分析，如整车流场分析，发动机舱热流场分析；(3) NVH 分析，如动刚度分析、震动噪声分析等；(4)碰撞安全分析，如乘用车碰撞模拟实验、约束系统匹配分析、行人保护分析。
其中，轮毂作为汽车的重要承载部部件，其结构的可靠性极其重要。
2传统设计方法与有限元分析设计方法的对比分析2.1传统轮毂设计方法流程及其存在的问题在传统汽车轮毂设计过程中造型设计和结构设计是分开进行的。
汽车轮毂有限元分析及优化
汽车轮毂有限元分析及优化摘要：轮毂是汽车轮胎内用于支撑轮胎和固定轮胎内缘的圆柱形金属部件，与轮胎一起受到汽车载荷的作用。
本文针对某工厂生产的轮毂进行研究，利用有限元软件对其进行强度分析和结构优化设计，最终实现轻量化设计。
关键词：汽车轮毂；有限元分析；优化前言：为了提高汽车的行驶速度，节省油耗，就要在确保有足够强度的前提下，最大地降低轮毂自身的质量。
这是本文主要的研究的目的和方向。
在研究轮毂轻量化设计的同时，也需要考虑到轮毂的刚度，要满足这个性能则应适当地降低轮毂的变形量，以确保其轮辋圆度，确保汽车行驶的稳定性和可靠性，提高其安全系数。
一、轮毂结构分析设计在汽车轮毂的结构优化方面，运用CAE软件ANSYS，将轮辐和轮毂的厚度分别用参数来表示；根据弯曲疲劳试验将轮毂所承受的最大应力值作为约束条件，将汽车轮毂的总质量作为优化函数，对轮毂的尺寸进行优化，满足轮毂轻量化的要求。
对低速行驶的载重汽车车轮在超负荷工况下进行了有限元分析，得出，当其高速行驶时，受到较小的载荷作用，轮毂的失效形式为高周疲劳破坏；当汽车在低速行驶时，受到较大的载荷，可按低周疲劳计算不同车速下的极限载荷。
运用ANSYS有限元分析软件对轮毂进行结构强度的分析，根据分析结果，为了避免出现裂痕，所采取的措施是在螺栓孔和通风孔周围进行加厚。
然后将采取措施前后的结果进行强度比较，发现在增加轮辐螺栓孔和通风孔周围厚度后，轮辐的强度比优化前要高，实现轻量化要求。
基于有限元法综合考虑了汽车轮毂模态、轮毂刚度以及轮毂弯曲疲劳寿命的影响，建立了汽车轮毂优化设计模型，进行模态分析。
通过对汽车轮毂的优化计算，得出了符合轮毂参数要求的结构尺寸。
利用PATRAN软件建立以轮辐、轮毂的厚度为设计参数，汽车轮毂的质最小为最终结果的函数模型，根据软件的计算结果，轮毂质量大大减轻。
以辐板式车轮的优化数学模型建立了轮辐上各段圆弧的曲面半径以及弧面所对应的圆心角作为设计变量，轮辐的整个曲面弧长最小为目标函数进行优化设计，对其结构尺寸进行了优化，通过优化轮毂的质量明显减轻且发现优化后轮毂所受到的应力强度较小。
《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。
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有限元分析技术在汽车轮毂设计中的应用研究
作者：李明朱宝
来源：《工业设计》2019年第03期
摘要：现在产品的更新换代速度越来越快，如何快速设计出既美观又满足功能安全需要的丁%11，产品成为现阶段的主要方向。
文章通过对比传统轮毂设计流程与运用有限元分析技术辅助的设计流程，分析应用有限元方法进行设计的优势，并通过设计实践来检验设计的合理性。
再进一步分析轮毂设计的未来趋势及有限元分析技术在其中起到的作用，使得设计流程更加更加科学高效。
关键词：汽车轮载设计;设计流程;有限元分析;发展趋势
中图分类号：TB472 文献标识码：A
文章编码：1672-7053（2019）03-0154-02
现在人们的生活水平越来越高，对产品的要求也随之提升，如何快速设计出既美观又满足功能需求的产品是工业设计的研究方向。
在工业产品的研发过程中有很多客观的硬性要求在约束着产品的造型设计，比如，材料限制、加工工艺的限制和产品安全可靠性的限制。
以汽车轮毂为例，在设计轮毂时不仅仅要考虑轮辐的造型美观，还要考验轮毂整体结构的可靠性，只有满足国家标准GB/T5334-2005《乘用车车轮性能要求和试验方法》才能面向市场销售。
所以，在设计过程中引入有限元分析技术，对设计出的数据进行有限元仿真搭建不同的试验工况进行分析，可以实现轮毂设计与可靠性分析同时进行，在设计的过程中对轮毂结构进行实时的优化大大提高设计的效率。
1 有限元分析及其技术应用领域
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）是运用数学近似的方法对物理结构和载荷工况进行模拟。
利用简单的单元（Element）之间的相互作用和关系来仿真物理结构的实际工作中的状态，就可以将无限数量的未知量转化为有限未知量的求得近似解。
有限元分析的基本步骤通常为，如图1。
（1）几何数据的前处理。
对需要仿真分析的几何结构数据进行几何清理，将几何特征进行适当的简化并划分成合适的网格，根据不同的几何结构可以选择不同的单元类型进行仿真，单元类型可以分为壳单元（Shells）、实体单元（Solids）、梁单元（Beams）。
给处理好的网格定义材料属性，并根据真实的试验情况施加约束、载荷和工况（尽可能的接近实际试验状态）;（2）数据分析。
选用合适的数值求解器
（不同的求解器对网格划分的要求不同）对处理好的网格数据进行求解计算;（3）计算结果后处理。
根据处理后的数据几何结构的可靠性进行评估，并对风险项进行优化设计;（4）再次验证。
对优化后的FEA模型再次数据分析，验证优化后的设计方案是否规避了风险并且合理可靠。
有限元技术可以应用在工业生产过程中，比如工业产品零部件的强度分析，分析各部件在使用工况下是否满足材料的强度极限，提前发现风险点并进行优化改良，使得产品更加安全可靠。
现在，各大汽车制造企业都成立了自己的CAE分析部门。
有限元分析技术已经成为汽车研发制造过程中不可或缺的一部分。
有限元技术可以在乘用车研发过程中主要有以下几个方向的应用：（1）结构分析，如白车身弯曲刚度分析、扭转刚度分析、安装点强度分析;（2）CFD分析，如整车流场分析，发动机舱热流场分析;（3）NV日分析，如动刚度分析、震动噪声分析等;（4）碰撞安全分析，如乘用车碰撞模拟实验、约束系统匹配分析、行人保护分析。
其中，轮毂作为汽车的重要承载部部件，其结构的可靠性极其重要。
2 传统设计方法与有限元分析设计方法的对比分析
2.1 传统轮毂设计方法流程及其存在的问题
在传统汽车轮毂设计过程中造型设计和结构设计是分开进行的。
汽车制造商先根据汽车的造型设计出轮毂造型（主要是轮辐的造型），当造型通过评审后再进行简单的三维设计，此时的三维结构是以美观和与车身的统一为前提。
然后再把评审通过的三维模型交给供应商进行试制，传统的轮毂设计流程如图2（a）所示。
因此，在样件制作的过程中可能会出现由于造型设计不合理而产生的结构风险，导致造型反复修改，浪费材料浪费时间。
2.2 有限元分析技术在汽车轮毂设计中的优势
将有限元分析加入到轮毂研发设计的过程中，首先开始轮毂的二维造型设计，把审核通过的设计方案进行三维模型搭建，接着用有限元分析轮毂的三维模型，验证设计方案是否满足功能和安全的需要，如果不满足可以继续优化设计直到得到最佳的设计方案。
这样设计出的輪毂既满足造型设计要求又符合结构设计要求，大大提高了工作效率，缩减了产品的开发周期和开发成本。
有限元分析指导造型设计的一般流程如图2（匕）所示。
在汽车轮毂研发过程中需要进行的仿真分析主要有：13°冲击试验仿真、弯曲疲劳试验仿真、径向载荷疲劳试验仿真。
闫胜昝等人验证了不同形状轮辐的轮毂承受不同工况载荷的力学性能的优缺点：在弯曲工况下直辐条车轮的力学性能更加优秀;在冲击工况下弯曲辐条的轮毂力学性能表现更好;为使轮辐截面受力更加合理并且减轻质量，可以采用在直辐条背面开槽的方法0
在汽车轮毂的结构优化方面，齐铁力等人使用有限元的方法分析了汽车轮毂的结构强度，然后以轮毂厚度为变量进行了轻量化设计[2]。
曲文君等人通过参数化设计方法对低压铸造铝合金车轮进行了研究和分析，以16寸车轮为例，使用Pro E建立了车轮的几何模型，并导入到ANSYS中进行强度分析与优化设计。
结果表明，优化后质量明显降低，应力分布均匀合理，且最大应力小于其材料对应的许用应力[3]。
崔胜民等人使用有限元的方法对车轮轮辐进行结构设计，在验证其可行的同时建立了优化数学模型。
并结合优化设计方法与有限元分析方法对某辐板式车轮进行了优化设计，优化后的模型质量降低且性能要求满足[4]。
王一浏通过对16英寸全封闭轮辐进行拓扑优化并设计出一款五辐车轮，再将其改为组装式车轮进行有限元仿真分析和轻量化设计，最终设计出满足安全需求而且减重14.4%的组装式轮[5]。
3 基于有限元分析技术的汽车轮载设计设计实践及其未来趋势
3.1 设计实践
运用有限元的方法设计一款17英寸的SUV轮毂，轮毂形态结构如图3（a）所示。
用Hypermesh对轮毂三维模型进行离散化处理，如图3怕）所示，用10节点四面体单元来划分网格，设置平均尺寸为10mm。
材料使用A365铝合金材料，密度RHO=2.8*10-9t/mm3，弹性模量E=72000MPa，泊松比NU=0.33。
对轮毂的FEA模型进行自由模态分析，提取7-10阶固有频率及振型，如图4所示。
为了避免共振轮毂的振动频率要避开汽车的外部激励频率，外部激励频率包括路面的激励频率和发动机振动频率。
在路况较好的路面行驶路面激励频率小于
3Hz，在凹凸不平的路面行驶路面激励频率小于11Hz，一般情况下四缸发动机在最高转速下的振动频率为200Hz，这次设计的轮毂第7阶的固有频率为273Hz，满足设计要求。
3.2 未来汽车轮毂设计的趋势
由于化石能源的不可再生性，节约能源成为未来汽车发展的趋势。
新能源汽车的研发，混合动力汽车和轻量化的车身设计都能有效的减少能源的消耗。
轻量化设计正逐渐运用到汽车设计当中，在保证汽车结构安全性的前提下，尽量减轻整车质量能提高燃油经济性。
轮毂作为汽车簧下质量的一部分，减轻轮毂质量可以减小簧下质量。
簧上质量与簧下质量的比值越大汽车的操控性和行驶中的舒适度越好。
所以轮毂的轻量化设计既能提高汽车的操控性能和乘坐舒适度又能提升燃油经济性。
轮毂的轻量化设计已经是现阶段设计的主要方向。
在工程生产领域拓扑优化主要研究如何设计出简洁合理的工程结构并合理分配材料，使用最少的材料来实现性能需。
隋允康等人运用拓扑优化的方法来模拟赵州桥的结构，拓扑结构与原桥结构非常相似（如图5所示），从拓扑优化的角度验证了赵州桥的力学合理性[6]。
可见拓扑优化分析可以使设计出的结构的力学性能更加合理，而且更节省材料。
所以，在保证轮毂使用性能的前提下，减小轮毂的质量可以通过有限元拓扑优化分析来实现。
4 结语
将有限元分析引入到汽车轮毂设计中是一种高效且科学的方法。
有限元分析指导下的造型设计既能满足消费者对轮毂美观的需求，又能缩短一款轮毂的设计周期。
同时，在有限元技术的辅助下设计师可以设计出重量更轻便、造型更美观轮毂产品。
参考文献
[1]閆胜昝，童水光，钟翠霞，等.基FEA的车轮结构形状优化设计[J].机械设计， 2009，26（1）：53-55.
[2]齐铁力，王立辉，李海硼，等，等.汽车车轮的强度分析及优化设计[J].河北工业大学学报，2002，5：95-98.
[3]曲文君.基于ANSYS的低压铸造铝合金轮毂的优化设计[J].制造业自动化，2009，9：062.
[4]崔胜民，杨占春.基于有限元分析的汽车车轮结构优化设计[J].机械设计，2008（9）.
[5]王一浏.车轮至构-材料一体化轻量化多目标优化研究[D].长春：吉林大学硕士论文，2016.
[6]隋允康，叶红玲，杜家政.结构拓扑优化的发展及其模型转化为独立层次的迫切性[A].工程力学，2005.。