汽車用鋁合金車輪低壓鑄造過(guò)程的數(shù)值模擬及其疲勞性能分析.pdf

1、鑄造過(guò)程計(jì)算機(jī)模擬與仿真同結(jié)構(gòu)有限元分析技術(shù)是信息科學(xué)、材料科學(xué)、工程力學(xué)及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等各種學(xué)科的交叉科學(xué)，是先進(jìn)制造科學(xué)的重要前沿領(lǐng)域。針對(duì)傳統(tǒng)憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)制造車輪的過(guò)程中存在設(shè)計(jì)造型盲目性大、鑄件成品率低、檢測(cè)周期長(zhǎng)的問(wèn)題，本論文采用了計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)及有限元分析方法，研究了車輪從初始造型設(shè)計(jì)到鑄件生產(chǎn)過(guò)程數(shù)值模擬，最后到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)疲勞性能分析的全過(guò)程，這樣能夠迅速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品成品率同時(shí)改

2、善結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)以縮短開(kāi)發(fā)周期、降低成本，主要研究?jī)?nèi)容如下： 1、詳細(xì)分析了車輪造型設(shè)計(jì)的組成要素，考慮了車輪造型設(shè)計(jì)中所涉及的各種要求和標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)三維造型技術(shù)對(duì)車輪實(shí)體建模，在此基礎(chǔ)上歸納總結(jié)了現(xiàn)代CAD建模技術(shù)的特點(diǎn)。 2、結(jié)合SU0011車輪的開(kāi)發(fā)和制造要求，對(duì)其實(shí)際低壓鑄造過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算了車輪充型和凝固過(guò)程中的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，預(yù)測(cè)了縮孔、縮松等缺陷，并就缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，然后提出改進(jìn)方案，優(yōu)化了產(chǎn)品

3、制造工藝，滿足高鑄造成品率的實(shí)際生產(chǎn)要求。 3、針對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中忽略的殘余應(yīng)力問(wèn)題進(jìn)行了分析，計(jì)算了車輪鑄件的鑄造殘余應(yīng)力，通過(guò)開(kāi)發(fā)的接口程序?qū)④囕喌挠邢拊W(wǎng)格信息和殘余應(yīng)力信息輸入到ANSYS中，利用ANSYS的結(jié)構(gòu)分析模塊對(duì)車輪進(jìn)行了加載計(jì)算，模擬了含有鑄造殘余應(yīng)力的車輪在裝車后形成的初始應(yīng)力現(xiàn)象。這樣的分析更符合鑄件的實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)后續(xù)的工作具有指導(dǎo)性意義。 4、對(duì)鋁合金車輪的彎曲疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬

4、，根據(jù)實(shí)際工況建立起車輪的有限元模型，在考慮鑄造殘余應(yīng)力的基礎(chǔ)上研究了螺栓預(yù)緊力、旋轉(zhuǎn)離心力和試驗(yàn)彎矩對(duì)車輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響以及車輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。同時(shí)，利用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀采集危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力信號(hào)分析實(shí)際應(yīng)力分布狀態(tài)，結(jié)果表明：計(jì)算值與實(shí)測(cè)值間誤差只有4％，有限元計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠，車輪結(jié)構(gòu)能夠滿足強(qiáng)度的使用要求，利用有限元技術(shù)從結(jié)構(gòu)使用強(qiáng)度上證明了車輪設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)對(duì)車輪結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)提出了修改方案，對(duì)車輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到節(jié)省材