铝合金汽车车轮试验研究与轻量化设计

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1、辽宁工业大学硕士学位论文铝合金汽车车轮试验研究与轻量化设计专业:机械设计及理论研究生:马晓康指导教师:王宏祥教授辽宁工业大学机械工程与自动化学院二〇一五年三月MasterThesisStudyonAluminumAlloyAutomobileWheelTestsandLightweightDesignofWheelSpeciality:MechanicalDesignandTheoryCandidate:MaXiao-kangSupervisor:ProfessorWANGHong-xiangLiaoningUni

2、versityofTechnologyJinzhou,121001,ChinaMarch2015摘要随着能源的枯竭和竞争的加大，企业对产品的更新速度和成本的控制越来越重视，虚拟仿真模拟和轻量化设计迎来了它的发展机遇。汽车业的发展是衡量工业化水平的重要标志，轮毂是汽车的重要组成部分，它承载了汽车的全部重量，通过虚拟仿真对它进行研究显得尤为重要。本文运用有限元法，分别模拟了动态弯曲疲劳试验、动态径向疲劳试验和冲击试验。在动态弯曲疲劳仿真试验中，运用仿真模块和运动模块结合的方法，确定了轮毂在旋转过程中，受到最大有效应力的

3、位置，然后以此位置的载荷来代替轮毂的应力情况进行疲劳分析；在动态径向疲劳试验有限元分析中，运用分割代替旋转法，确定了轮毂有效应力的情况，然后以应力分析的结果为基础进行了疲劳分析；在冲击试验有限元分析中，以冲击块和车轮接触的瞬间作为分析的初始时刻，分别以冲击块的下落方向是与轮毂窗口中心线共面，以及与辐板中心线共面，进行了两次非线性接触分析。三个试验的仿真模拟结果与实际试验的结果相吻合，近一步验证了仿真模拟的准确性。汽车行驶过程中车轮主要遇到的是动态弯曲疲劳试验和动态径向疲劳试验的情况，以这两种情况的载荷和约束为基础进

4、行轻量化设计，分别进行了几何优化和拓扑优化，最终达到了减轻重量的目的。关键词：轮毂；试验；有限元分析；轻量化；优化IAbstractAstheresourcedepletionandincreasingcompetition,companiespaymoreattentiontoupdatespeedofproductsandcostcontrol,sosimulationandlightweightdesigngettheiropportunitiestogrowup.Thedevelopmentofautoin

5、dustryisasignificantsymboltomeasurethelevelofindustrialization,andwheelhubisanimportantpartofcarandcarriesfullweight,soitisimportanttoresearchitwithsimulationtechnology.Thearticlerespectivelysimulatesthedynamicbendingfatiguetest,thedynamicradialfatiguetestandi

6、mpacttestwithfiniteelementmethod.Inthedynamicbendingfatiguetest,itensuresthepositionofbiggesteffectivestressoftheprocessofwheelrotation,andthenitusesthispositionloadtoreplacethewholeloadofwheelhubtocarryoutfatigueanalysis,accordingtothemethodofcombinationofsim

7、ulationandmovementmodules.Inthesimulationofdynamicradialfatiguetest,itensurestheeffectivestressofwheelhubwiththemethodofsegmentationinsteadofrotation,andthenitcarriesoutfatiguetestbasedontheresultsofstressanalysis.Inthesimulationofimpacttest,itletsthecontactmo

8、mentofwheelandimpactblockastheinitialtimeandcarriesouttwonon-linearcontactanalysis,accordingtothedirectionofimpactblockwhereaboutsplanningwiththecenterlineofwheelhubwindoworwheeldi