車輪鋼制輪輞的有限元疲勞分析.pdf

1、在汽車工程學(xué)中，汽車車輪是一個在很大程度上決定人身安全生死攸關(guān)的重要構(gòu)成和功能部件。疲勞測試是一項(xiàng)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(yàn)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(jié)構(gòu)的壽命及危險(xiǎn)點(diǎn)，即結(jié)構(gòu)中計(jì)算應(yīng)力(vonMises應(yīng)力)比較大的點(diǎn)。結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)的計(jì)算應(yīng)力反映該處的應(yīng)力集中程度<'[7]>。對車輪上計(jì)算應(yīng)力較大的點(diǎn)進(jìn)行分析，能驗(yàn)證實(shí)際的測試結(jié)果。 本文所研究的車輪是三件式裝載機(jī)車

2、用輪輞，按照鋼制輪輞的國家標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建模型，試驗(yàn)載荷則是根據(jù)GB5909-86載貨汽車車輪實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中汽車車輪的性能要求和實(shí)驗(yàn)方法所規(guī)定的彎曲疲勞試驗(yàn)以及徑向疲勞試驗(yàn)施加的。在車輪的構(gòu)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(dǎo)入到CAE軟件ANSYS里進(jìn)行修改并進(jìn)行有限元網(wǎng)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(jìn)行強(qiáng)度分析。分析計(jì)算結(jié)果表明：最大應(yīng)力值遠(yuǎn)小于車輪的許用應(yīng)力，強(qiáng)度儲備

3、很大，造成了材料的浪費(fèi)，存在著進(jìn)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(jìn)行疲勞壽命預(yù)測。預(yù)測結(jié)果合格。最后在ANSYS中定義設(shè)計(jì)變量(分別為輪輞和輪輻的厚度)，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)(使車輪質(zhì)量最小)，以最大應(yīng)力不超過車輪材料的許用應(yīng)力為限，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明：在不增加車輪最大許用應(yīng)力值的情況下，優(yōu)化后的車輪的應(yīng)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(yīng)用ANSYS對車輪進(jìn)行疲