接触分析在车轮弯曲疲劳有限元分析中的应用.pdf

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1、机械设计与制造第8期58MachineryDesign&Manufacture2012年8月文章编号：1001—3997(2012)08—0058～03一L～{疲劳有限元分析中的应用木ttTheApplicationofContactAnalysisinWheelBendingFatigueFiniteElementAnalysisWANGJian-xing，HAOYan～hua，YANWei—ze(CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，HuaqiaoUniversity，Xiam

2、en361021，China)l【摘要】利用有限元接触分析方法，建立车轮、试验轴、螺栓连接件的有限元模型，施加合理的载；}荷与边界条件，模拟车轮弯曲疲劳试验。通过有限元分析软件ANSYS，建立模型、设置接触对与相关参{；数，得出车轮高应力区域与各应力值。运用疲劳寿命计算理论中的名义应力法及ANSYS软件估算车轮；；疲劳寿命，且两数据基本一致。与车轮弯曲疲劳试验结果比较表明：在疲劳寿命计算理论与ANSYS软}件估算的疲劳寿命内车轮均没有破坏。从而验证了运用接触分析有限元法预估车轮寿命的有效性，为《i以后的结构改进起到了指导作用。；关

3、键词：车轮；接触分析；弯曲疲劳试验；有限元仿真；疲劳寿命}【Abstract】Byapplyingfiniteelementcontactanalysismethod,finiteelementmodelfor口wheel，lshaft，boltsconnectionwasestablishedandreasonableloadingandboundaryconditionsareappliedto：》simulatethebendingfatiguetest．ThroughFEAsoftwareANSYS，establishin

4、gmodef，settingcontactpairs{}andrelatedparametersc帆gets￡ssareaandthesressvaluewhee1．Estimatewheelfatigu~zlusingnominalstresscalculationmethodinthetheoryoffatiguelifeandANSYSsoftwareestimationsystem~；Comparingwiththeresultsofwheelbending／etest，thewheelsarenotdamagedboth

5、withinthevalue；estimatedinthetheoryoftheestimationfatiguezandtheANSYS$oftwarethatareallworkedproperly．1edataaboveverifiestheeffectivenessoftheFEAmodel，whichservesas0guideforf~turestructuralim-》provementsofthewhee1．}KeyWords：Wheel；ContactAnalysis；BendingFatigueTest；FEA

6、Simulation；FatigueLife中图分类号：TH16；U463．34文献标识码：A1前言车轮是汽车的重要部件，承受汽车的重力、制动力、驱动力、汽车转向时产生的侧向力及这些力产生的力矩，并且还要承受路面不平产生的冲击力，对汽车的行驶安全性、稳定性和牵引性有重要的作用Ⅲ。随着我国汽车工业整体水平的提高，以及对汽车的行驶速度与载荷的大幅度提高，对车轮的质量要求也越来越高。一般意义上的车轮包括轮胎和钢圈两部分，研究的是某车轮厂生产的某型号15~DC无内胎车轮钢圈。采用ANSYS软件对该车轮的弯曲疲劳试验进行仿真模拟及疲劳寿命估

7、算，目的是得到此车轮在动态弯曲疲图1车轮弯曲疲劳试验设备图2车轮弯曲疲劳试验原理图劳试验状态下的疲劳裂纹位置及车轮的使用寿命，并通过与试验结Fig．1WheelBendingFatigueFig．2BendingFatigueTest果对比，验证此有限元分析方法模拟车轮弯曲疲劳试验的有效性及TestEquipmentSchematie疲劳寿命估算的可靠性，为以后车轮结构的改进打下基础。2．2车轮弯曲载荷计算2车轮弯曲疲劳试验国标GB／T5909—1995规定载重汽车车轮弯曲载荷弯矩肼2．1车轮弯曲疲劳试验简介(力x力臂)用N·m表

8、示，由式(1)确定：目前，国内外最常采用的车轮弯曲疲劳试验方法是采取车·+d)··S(1)轮固定，由电机带动偏心块进行旋转，通过加载轴对车轮施加一式中：一弯矩，N·m；胎和道路间的设定摩擦系数；R—静个旋转的弯矩。其试验设备，如图1所示。结构原理，