铝合金轮毂的力学性能及有限元分析

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1、中图分类号：TG331学校代码：10216UDC：673密级：公开工程硕士学位论文（工程设计型）铝合金轮毂的力学性能及有限元分析硕士研究生：周喆导师：刘文昌教授副导师朱志华高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：材料工程所属学院：材料科学与工程学院工作单位：中信戴卡股份有限公司答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-I-ADissertationinMaterialScienceTHEEXPERIMENTALRESEARCHANDFINITEELEMENTANALYSISOFALUMINUMALLOYWHEELHUBbyZhouzheSupervisor:Pr

2、ofessorLiuWenchangYanshanUniversityMay,2015-II-燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕

3、士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-III-摘要环保问题、能源问题以及安全问题是目前最引人注目的问题。为了保护环境，减少污染，汽车轻量化路线在汽车行业的作用就显得极为重要。随着

4、材料研究的深入发展，铝合金已被公认为是实现汽车轻量化路线最有效的材料。汽车的车轮不仅是汽车承载的重要零部件，也是汽车运行过程中唯一的安全外观零部件。因此，研究轮毂的力学性能具有重要意义。本文主要研究了铸造态和铸旋态铝合金轮毂力学性能，通过有限元软件Ansys对轮毂进行了在径向载荷、弯曲载荷和冲击载荷作用的受力分析，并对88888型轮毂进行了冲击测试以及通过热处理工艺对其冲击性能进行改善，其结果表明：铸造态与铸旋态轮毂的化学成分主要由Al、Si、Mg、Ti、Fe、Cu、Zn、Mn等合金元素组成，铸造态和铸旋态轮毂的外轮缘、内轮缘、轮辐和轮心部位的α-Al与共晶体都是均

5、匀的分布，共晶Si呈小圆颗粒状。铸造态和铸旋态轮毂的力学性能都达到了公司所规定的力学性能检测要求。通过有限元软件Ansys对车轮轮毂在径向载荷、弯曲载荷和冲击载荷作用的受力分析。在径向载荷作用过程中，在轮辐位置处的最大应力值为114.1MPa，在轮毂窗口位置处的最大应力值为114.7MPa。在弯曲载荷作用过程中，在X方向的最大应力为111.0MPa，在Y方向的最大应力为108.7MPa。在13°冲击载荷作用过程，在0°、90°和180°三种不同位置冲击时，其最大应变率值分别为5.169%、5.829%和6.165%。原始态轮毂在13˚冲击试验过程中，由于组织中存在大

6、量的缩松缩孔以及断口裂纹，都不满足轮毂的冲击性能要求。当轮毂经过设定的固溶时效热处理之后，轮毂的力学性能显著提高。轮毂的冲击性能也能满足要求。关键词：铝合金轮毂；有限元分析；冲击测试；微观组织.-IV-AbstractAtthepresent,theenvironmentalissues,energyissuesandsecurityissuesarethemostissue,whichgetspeople’sattentionextensively.Inordertoprotectenvironmentandreducepollution,theactionofa

7、utomobilelightweightrouteintheautomotiveindustryisveryimportant.Withthefurtherdevelopmentofthematerial,aluminumalloyhasbeenrecognizedasthemosteffectiveroutetorealizeautolightweightmaterial.Thewheelofacarisnotonlytheimportantpartsofautomobilebearing,isbutalsotheonlyappearancepartsofth