汽車(chē)鋼制車(chē)輪的沖擊性能仿真與輕量化研究.pdf

1、車(chē)輪是整車(chē)行駛部分的主要承載件,它要承受車(chē)輛本身自重載荷和行駛過(guò)程中各種動(dòng)態(tài)載荷所產(chǎn)生的不規(guī)則應(yīng)力的考驗(yàn),因此車(chē)輪的性能已經(jīng)成為衡量整車(chē)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。沖擊試驗(yàn)表征的是車(chē)輪在過(guò)減速帶或道路凹坑、受道牙和石塊沖擊等突發(fā)惡劣工況下的行駛性能,這些突發(fā)惡劣工況很容易造成車(chē)輪的瞬間破壞失效。為了減短設(shè)計(jì)周期、節(jié)約成本,車(chē)輪設(shè)計(jì)越來(lái)越多地運(yùn)用有限元方法進(jìn)行車(chē)輪性能試驗(yàn)的仿真分析,所以如何提高車(chē)輪沖擊性能仿真精度已經(jīng)成為業(yè)界研究的關(guān)注點(diǎn)。

2、>　　本文研究鋼制輪轂在準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率下的力學(xué)性能,建立材料考慮多種應(yīng)變率的本構(gòu)模型,建立13°和90°沖擊工況下詳細(xì)的輪胎和鋼制車(chē)輪有限元模型,結(jié)合沖擊物理試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證仿真模型的有效性,并利用近似模型的方法對(duì)鋼制車(chē)輪輪輞進(jìn)行輕量化研究,為鋼制車(chē)輪沖擊性能仿真分析與輕量化設(shè)計(jì)提供借鑒。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)輪輞用鋼和輪輻用鋼進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下的拉伸力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),得到了輪輞輪輻材料在準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變

3、率下的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線,分析了應(yīng)變率對(duì)輪輞輪輻材料力學(xué)性能的影響。根據(jù)輪輞材料準(zhǔn)靜態(tài)和三種應(yīng)變率下的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線,采用廣義 Cowper-Symonds模型,建立了考慮多種應(yīng)變率的輪轂材料本構(gòu)方程,并利用本構(gòu)方程對(duì)應(yīng)變率200s-1下的輪輞材料應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行預(yù)測(cè),驗(yàn)證了本構(gòu)模型的有效性。
　　(2)建立包括輪胎模型、輪轂?zāi)Ｐ秃蜎_擊塊模型在內(nèi)的完整鋼制車(chē)輪沖擊模型,基于輪轂材料考慮多種應(yīng)變率的本構(gòu)模型,在13°和90°兩種沖擊

4、工況下對(duì)鋼制車(chē)輪沖擊性能分別進(jìn)行仿真分析,同時(shí)進(jìn)行沖擊物理試驗(yàn),對(duì)比分析沖擊仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了兩種工況下鋼制車(chē)輪沖擊模型的正確性,提出了一套基于沖擊性能的鋼制車(chē)輪仿真分析方法與流程。
　　(3)采用拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和支持向量回歸方法建立鋼制車(chē)輪各項(xiàng)沖擊性能指標(biāo)的近似模型,采用均方根誤差和確定性系數(shù)驗(yàn)證了該近似模型具有良好的整體預(yù)測(cè)精度;利用近似模型求解鋼制輪輞輕量化最優(yōu)解;對(duì)輕量化最優(yōu)解進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓こ绦拚?對(duì)比輕量化