車輪鋼制輪輞的有限元疲勞分析.pdf

1、在汽車工程學中，汽車車輪是一個在很大程度上決定人身安全生死攸關的重要構成和功能部件。疲勞測試是一項用于車輪輪輞原型確定的傳統(tǒng)耐久性測試。針對車輪動態(tài)彎曲疲勞試驗建立車輪的靜態(tài)線性有限元模型，它可以有效地用來確定車輪結構的壽命及危險點，即結構中計算應力(vonMises應力)比較大的點。結構危險點的計算應力反映該處的應力集中程度<'[7]>。對車輪上計算應力較大的點進行分析，能驗證實際的測試結果。 本文所研究的車輪是三件式裝載機車

2、用輪輞，按照鋼制輪輞的國家標準構建模型，試驗載荷則是根據GB5909-86載貨汽車車輪實驗方法標準中汽車車輪的性能要求和實驗方法所規(guī)定的彎曲疲勞試驗以及徑向疲勞試驗施加的。在車輪的構建上，本文采用了三維繪圖軟件UG，在uG中首先完成車輪三維幾何建模，然后導入到CAE軟件ANSYS里進行修改并進行有限元網格的劃分、邊界載荷的加入、材料特性的定義以及接觸定義，最后對車輪進行強度分析。分析計算結果表明：最大應力值遠小于車輪的許用應力，強度儲備

3、很大，造成了材料的浪費，存在著進一步優(yōu)化的潛力和必要。接著使用ANSYS中的Fatigue模塊對車輪進行疲勞壽命預測。預測結果合格。最后在ANSYS中定義設計變量(分別為輪輞和輪輻的厚度)，確定設計目標(使車輪質量最小)，以最大應力不超過車輪材料的許用應力為限，進行優(yōu)化設計。結果表明：在不增加車輪最大許用應力值的情況下，優(yōu)化后的車輪的應力分布更加合理，充分利用了材料，減輕了重量，降低了成本。 本文介紹了應用ANSYS對車輪進行疲