铝合金车轮冲击试验仿真方法研究

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1、华南理工大学硕士学位论文铝合金车轮冲击试验仿真方法研究姓名：秦滔申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：臧孟炎20090601摘要随着节能、环保、美观的铝合金车轮在汽车工业中的广泛应用，铝合金车轮市场的竞争也愈来愈激烈。为了减少铝合金车轮性能检测的试验次数以提高车轮的设计研发效率，必须改变原有的仅靠经验设计开发车轮的传统设计开发模式，建立铝合金车轮性能试验的数值模型进行仿真试验。为此，分别建立了车轮弯曲试验的静态仿真模型和车轮冲击试验的动态仿真模型。针对铝合金车轮弯曲疲劳问题，建立车轮弯曲试验的静态有限元模型，使用商用有限元软件LS

2、．DYNA的隐式计算方法，对铝合金车轮在弯矩作用下的应力分布进行了仿真分析。通过对四个典型状态下车轮主应力分布情况的仿真结果评价，确定铝合金车轮上最易导致疲劳裂纹产生的高应力区域。该计算机模拟实验平台的建立能为铝合金车轮的前期设计开发提供一定的参考依据。针对铝合金车轮冲击试验，在充分考虑冲击试验台静态与动态效果的基础上，建立包括冲头、车轮总成和试验台架的铝合金车轮冲击试验有限元模型，其中试验台架上的橡胶支座采用弹簧一阻尼单元进行模拟，且将轮胎安装所产生的车轮预应力作为初始条件，使用非线性有限元动力分析软件LS—DYNA对铝合金车轮冲击

3、过程进行仿真分析。通过对车轮上若干测量点应变值的有限元仿真结果与试验结果的比较，确认与铝合金车轮实际台架试验相等效的计算机模拟试验平台的有效性。该计算机模拟试验平台的建立可对车轮的强度进行有效的预测，从而可为车轮产品的设计人员提供重要的设计依据，提高产品的一次通过率，因而对铝合金车轮的前期设计开发具有重要的指导意义及应用价值。关键词：铝合金车轮；计算机仿真；弯曲试验；冲击试验AbstractTheA—alloywheelisenergysaving，environmentalfriendandgood—looking．AstheA—a

4、lloywheeliSusedwidelyinautomobileindustry,thecompetitioninthemarketbecomesmoreandmorefierce．Inordertoreduceexperimentaltimesandimprovedesignef五ciency,itiSnecessarytoimprovethetraditionaldesignanddevelopmentmethodwhichreliesmainlyonexperienceofengineers．InthisPaper，numer

5、icalsimulationmodelsareestablishedtoinvestigatethebendingandimpactperformanceoftheA．alloywheel．Thecomparisonofthesimulationresultsandtheexperimentdatavalidatethepresentedmethods．ThefiniteelementmodelofaA—alloywheelforstaticbendingtestisestablishedtoinvestigatethedynamic

6、bendingfatigueperformanceofA—alloywheel．ThebendingprocessissimulatedbythecommercialfiniteelementsoftwareLS．DYNA．Byanalyzingthesimulationresultsofthelstprinciplestressdistributioninthewheelunderfourtypicalloadconditions，thehighstressareaisfoundwherefatiguecrackwouldeasil

7、ygenerate．ThesimulationresultsshowthatthefiniteelementmodelsestablishedfortheA．alloywheelbendingtestcouldprovidesomereferencesforprimarydesignanddevelopmentofthewheel．Then，afiniteelementmodelforA—alloywheelimpacttestisestablishedbasedoncomprehensiveconsiderationofstatic

8、anddynamicperformanceoftheimpacttestrig．Thewholemodelincludesimpactblock，wheel&tireassemblyandtestrig．Therubbe