汽車鋼圈的疲勞壽命分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、目前在汽車鋼制輪轂產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中,對(duì)鋼圈的失效機(jī)理缺乏深入的了解,對(duì)鋼圈的使用壽命也不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中,以往均采用根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和類比的方法。但該類方法過于保守,勢(shì)必造成材料的浪費(fèi),對(duì)高速行駛的機(jī)動(dòng)車輛,也加大其自身重量,增大油耗。采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化的措施對(duì)汽車鋼圈進(jìn)行優(yōu)化也是另外一種方法,但由于設(shè)計(jì)參數(shù)的離散性和優(yōu)化理論的差異,同時(shí)缺乏必要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,其研究結(jié)果通常具有很大離散性,在實(shí)際應(yīng)用中也存在巨大的安全隱患。

2、　　 因此在設(shè)計(jì)階段,有必要對(duì)汽車鋼制輪轂的失效機(jī)理進(jìn)行深入分析,較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)其使用壽命,為合理地制訂汽車鋼圈定期檢測(cè)周期,更換存在安全隱患的汽車鋼圈提供參考數(shù)據(jù)。基于此,本文針對(duì)鋼圈產(chǎn)品的使用工況進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)提高鋼圈產(chǎn)品的使用壽命和可靠性,具有重要的實(shí)際意義。
　　 本文分析了汽車鋼圈的主要載荷形式和失效形式,汽車鋼圈在工作時(shí)受到的是循環(huán)動(dòng)載荷,因而疲勞破壞是鋼圈的主要破壞形式。鋼圈的載荷主要為徑向和橫向載荷,其中

3、橫向載荷是造成疲勞破壞的主要因?yàn)?。運(yùn)用有限元分析軟件(ANSYS)對(duì)汽車鋼圈進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,對(duì)汽車使用壽命進(jìn)行了預(yù)測(cè),運(yùn)用前人已有的疲勞研究的成果,結(jié)合目前先進(jìn)的虛擬仿真設(shè)計(jì)方法,主要針對(duì)鋼圈的橫向載荷產(chǎn)生的彎曲疲勞破壞,對(duì)汽車鋼圈進(jìn)行了壽命預(yù)測(cè)。運(yùn)用優(yōu)化理論,從提高汽車鋼圈的可靠性和使用壽命角度出發(fā),對(duì)汽車鋼圈進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了驗(yàn)證本文計(jì)算結(jié)果的可靠性,使用動(dòng)態(tài)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī),對(duì)某型工程系列鋼圈進(jìn)行了疲勞實(shí)驗(yàn),很好的驗(yàn)證了本文研究成