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《汽车钢圈疲劳强度的有限元分析与寿命预测》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、朱红建(湖南信息职业技术学院,湖南望城410200)摘要:针对汽车钢圈动态弯曲疲劳问题,以某型号汽车钢圈为例,运用ANSYS软件建立了该钢圈的有限元模型,模仿其动态弯曲疲劳测试试验,对钢圈的疲劳强度进行了仿真分析。通过钢圈应力分布情况的仿真试验,确定了钢圈上最易导致疲劳裂纹产生的危险点,然后用ANSYSFE2safe对钢圈寿命进行预测,并与试验数据进行对比。分析计算结果表明,汽车钢圈疲劳强度的有限元仿真分析是有效可行的,是钢圈前期设计开发的重要手段。关键词:有限元分析;汽车钢圈;疲劳强度;寿命预测中图分类号:TP39119文献标志码
2、:AFiniteElementAnalysis&LifeForecastfortheFatigueIntensityofAutomobileRimsZHUHongjian(Hu’nanCollegeofInformation,Wangcheng410200,China)Abstract:Accordingtothedynamiccorneringfatigueofautomobilerims,thispaperappliedANSYSinbuildingthefi2niteelementmodeloftherims,simulati
3、ngthedynamiccorneringfatiguetestandcountingthefatiguelifetoanalyzethefa2tigueintensityofrims.Fromtheresultoftherims’stressdistributingsimulation,decidedthecriticalpointwhichiseasytocausefatiguecrack.Then,forecastedtherims’lifebyANSYSFE2safe,andcompareswiththetestdata.T
4、heresultsdem2onstratedthatFEM2simulationisanefficientapproachtorealizethestrengthdesignofautomobilerimsandisveryimportanttoadvanceddesign.Keywords:Finiteelementanalysis,Automobilerims,Fatigueintensity,Lifeforecast汽车钢圈是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转件,它与轮胎共同承受整车负荷,起着转向、驱动、制动等作用,是满足汽车安
5、全高速行使的关键部件。由车轮受载荷情况及工况分析,汽车钢圈最主要的失效形式是疲劳破坏,因此钢圈的疲劳寿命是衡量车轮质量的最重要指标,在设计阶段预测钢圈的疲劳寿命有着重要的意义。然而,传统汽车钢圈产品设计的方法和手段有一定的局限性,不能在设计阶段对钢圈寿命进行较精确的模拟计算,只能等到实物试制出来,然后再根据弯曲疲劳试验的结果,进行设计和制造工艺的调整,产品设计周期长,设计成本较高,产品质量不可靠,难以实现设计的优化。计算机辅助工程的应用,为钢圈寿命预测提供了可靠的手段,使设计人员在产品开发的初级阶段就可以进行仿真分析,得出相对可靠的
6、预测寿命,缩短开发周期,而且可以减少新产品开发中涉及到的模具、产品试制和测试等方面的大量费用,能获得较好的经济效益,并能给汽车关键零部件的保养维护提供重要的参考数据,避免交通事故的发生。要建立准确的疲劳寿命预测方法,精确的有限元模型和充分的试验数据验证是必需的。本文以柳州某厂生产的载重汽车钢圈为例,就钢圈有限元分析展开研究,模拟汽车钢圈的弯曲疲劳试验,用ANSYS软件建立精确的有限元模型,得出钢圈结构的应力分布,预测其疲劳寿命,并与试验数据进行比较分析,验证有限元分析的可靠性。汽车钢圈的有限元模型1从大量试验数据来看,汽车钢圈因弯曲
7、疲劳造成失效的比例比径向疲劳要高得多,所以弯曲疲劳试验是检验汽车钢圈疲劳寿命的最主要方法。故要在设计阶段能较为准确地预测钢圈疲劳寿命,就应在软件中尽可能真实地模拟汽车钢圈弯曲疲劳试验,根据钢圈动态弯曲疲劳试验中的加载和边界约束条件,建立钢圈的静态线性有限元模型。1.1汽车钢圈有限元模型的建立载重汽车的钢圈主要由轮辋、轮辐及弹性挡圈组成,装配或焊接成钢圈整体,配用于不同型号的载重汽车。为了便于对钢圈进行分析,首先利用Pro/E软件建立钢圈CAD模型,建模过程中简化了一些不必要的倒角和倒圆,然后导入ANSYS软件,采用壳单元建立有限元模
8、型,建立的钢圈有限元模型如图1所示。由试验可知,钢圈发生疲劳破坏的位置一般不在弹性挡圈上,所以将弹性挡圈和轮辋建成一体。在建模中保留轮辐上通风孔的缺口和轮辋上的气口。由于轮辐是发生疲劳破坏的位置,因此在划分网格时,轮辐需要采用小的网格
