轿车铝合金轮毂台架试验的有限元数值模拟

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1、摘要“质量轻、强度高、美观”己成为现代汽车制造业产品的主要设计理念。轿车铝合金轮毂是高级轿车中的重要零部件，既要具有高承载能力，又要满足整体外观个性化设计要求，其设计与开发中也主要体现了此设计理念，因此其制造企业要想赢得市场，提高产品的竞争力，必须改变原有的仅靠设计经验设计开发轿车轮毂的传统的设计开发模式。本文以有限元分析软件ANSYS和三维造型软件UG为工具，建立了与轿车铝合金轮毂实际的弯曲疲劳试验、径向疲劳试验、冲击试验相等效的统一、规范、完善的有限元分析模型。在弯曲疲劳试验有限元数值模拟中，考虑了螺栓预紧以及各加载元件间的接触关系：在径向疲劳试验有限元数值模拟中，应用刚柔

2、接触技术处理了驱动转鼓、轮胎间的接触关系；在冲击试验有限元数值模拟中，建立了包括冲击块、轮毂、轮胎、支撑架、橡胶垫在内的完整的有限元力学模型，模拟出了轮毂冲击瞬间的全过程，得出了冲击块在冲击瞬问的过程中的速度、位移、冲击块动能、冲击力的变化曲线以及轮毂的应力分布情况。此外，本文以典型轮毂为例进行了有限元数值模拟并进行了实验验证。由于该有限元数值模拟力学模型的建立，可对轿车铝合金轮毂的弯曲疲劳寿命、径向疲劳寿命、冲击强度进行可靠的预测，因而可以为轮毂产品的设计开发人员提供重要的设计依据，避免了盲目的设计开发，进而缩短了开发周期，撮高了产品一次通过率，大幅度降低了设计开发费用，因而

3、对于轿车铝合金轮毂产品的前期设计开发具有重要的指导意义及应用价值。关键词ANSYS；有限元数值模拟；弯曲疲劳：径向疲劳：冲击；轿车铝合金轮毂鳌坐查兰三兰堡主芏垡丝苎AbstractLessmass，higherstrengthandmorebeautifulappearancehavebecomethekeydesignconceptionofmodemcarmanufacturingenterprise．A-alloywheelistheimportantpartofcar．Itnotonlyhashigherbearingcapability,butalsosatisfie

4、stheindividualdesigningdemandofthewholeappearance．AndthisdesignconceptionisadoptedinthedesigningA-alloywheel．Ifwheelmanufacturingenterpriseswanttofindwayinthemarketandpromotecompetitivepowerofproducts，itmustchangethetraditionaldesignapproachthatreliesonexperiences．Aimingatrotaryfatiguetest，r

5、adialfatiguetest，impacttestofsomeA—alloywheels，thepaperestablishestheuniform，canonicalandperfectfiniteelementmodelwithANSYSandUGthatisequivalentwiththephysicaltestofthewheel。Inthefiniteelementnumericalsimulationofrotaryfatiguetest，boltpretensionandcontactrelationsofsomeloadingcomponentsareco

6、nsidered．Inthefiniteelementnumericalsimulationofradialfatiguetest，therigidandflexiblecontactmethodisappliedtodealwimthecontactrelationbetweentherotarydrumandthetire．Inthefiniteelementnumericalsimulationofimpacttest，theintegratedfiniteelementmodelisestablished，includingimpactblock，wheel，tire，

7、brackeLrubberpadandthismodelcallsimulateentireprocessofimpactandobtainvelocity,displacementandkineticenergycurvesoftheimpactblock，stressofthewheelandimpactforcecurveinthecourseofimpact．Moreover，thepapercomparestheresultsofnumericalsimulationwiththe