基于ProE铝合金车轮弯曲疲劳试验的研究.pdf

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1、文章编号：1672—0121(2011)o2—0100—03基于Pro／E铝合金车轮弯曲疲劳试验的研究梁艳。池成忠。张伟，李晋敏(1．太原理工大学材料科学与工程学院，山西太原030024；2．重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆400074)摘要：以车轮的动态弯曲疲劳试验为研究目的，运用Pro／Mechanism模块对车轮进行了动力学仿真分析，为疲劳仿真分析计算提供数据支持。然后用Pro／Mechanica模块对车轮进行有限元分析，并以云图显示方式显示和存储车轮的位移、应力、应变和疲劳分析等计算结果

2、。从云图中，可直观地判断出该车轮的应力集中区域和疲劳发生的危险区域，为车轮的设计和改进指明了方向。从而缩短了产品设计周期，提高了产品质量和可靠性。关键词：机械制造；弯曲疲劳；车轮；有限元分析中图分类号：U463．34文献标识码：A1引言2车轮弯曲疲劳试验动力学仿真车轮是汽车上的重要部件之一，其力学性能和Mechanism模块的特点是：操作简便，易于学疲劳性能直接影响汽车的行驶安全。只有通过弯曲习，设计和分析工具完全集成，无需再花费时间、精疲劳试验、径向疲劳试验和冲击试验的车轮才能成力和金钱来处理数据

3、转换和关联的错误。根据功能为合格产品。在使用中，车轮的主要失效形式是弯曲的不同，Mechanism分为机构运动分析和机构动力疲劳，因此，进行铝合金车轮弯曲疲劳试验研究，既学分析两个模块。如果想研究所施加的力对机构运具有理论价值又具有实际意义。动产生的影响，就要用到动力学分析。动力学分析不若采用计算机软件对车轮弯曲疲劳试验进行仿仅可以完成所有的机构运动分析功能，还可运行动真和有限元分析，模拟车轮的工作状况并对其进行态、静态和力平衡分析[21。动力学分析的工作流程如分析和判断，可以尽早发现车轮设计中的缺

4、陷和潜图1所示。在的失败，提前对其进行改善和修正。从而可以减少后期修改而付出的昂贵代价，也能减少设计周期。CAE技术为解决该问题提供了有力的支持。Pro，E是集CAD／CAE／CAM于一体的大型三维软件，其CAD／CAE通过数据接口程序镶嵌在Pro／E图1动力学分析的工作流程中，它们享有共同的数据库，共同的界面，省去了2．1装配连接CAE到CAE之间的数据传输、转换和再次造型设计进行机构仿真的前提是按照一定的方式将零件的烦琐与复杂的过程，CAD／CAE无缝集成，实现真装配起来。各零件模型创建后，在P

5、ro／E装配模块中正意义的设计分析一体化Ⅲ。Pro／E下的CAE常用进行装配。按照汽车铝轮毂弯曲疲劳试验国家标准翻的模块有机构运动仿真模块(Mechanism)和有限元的规定，添加装配的约束为试验台与地面用销钉连块(Mechanica)。接，试验台与车轮，及车轮与加载轴均用刚性连接。文运用Mechanism模块和Mechanica模块，建立车轮弯曲疲劳试验台的装配模型如图2所示。金车轮弯曲疲劳试验进行了动力学仿真与疲2．2创建运动环境元分析。欲使机构按照设计意图运动，就要对机构添加相应要素如执行电动

6、机、力／力矩、重力、质量属性：2011—01—17等。其中使用执行电动机可向机构施加选定的负荷，：梁艳(1979一)，女，硕士在读，主攻模具CAD／CAE、结构是为动态分析做准备；力／力矩用来模拟外部载荷对分析等机构运动的影响。在Mechanism模块下，按照动力学分析的工作流程，要对车轮弯曲疲劳试验台的装配轮三维实体模型【5】。车轮模型几乎未做简化，既防止体添加相应要素。得到的铝合金车轮弯曲疲劳试验产生误差，又保证分析结果的准确性。车轮材料台的动力学模型如图3所示。A356，A356的弹性模量为6

7、．9x10MPa，密度2．69x10kg／m，泊松比0．33，抗拉强度≥260MPa，许用应力240MPa。(2)网格划分网格划分是有限元分析的核心。Mechanica采用P方法来划分网格，网格不大、数目少，与模型的边界拟合很好，并且能自动收敛，从而保证计算的精确度和效率，这是采用的H方法所不能比拟的。本模型采用自动网格划分，车轮网格划分为12048个单元体，网格自动划分结果如图4所示。图2装配图图3动力学模型2．3动力学分析在Mechanism模块中，运动仿真的结果以动画的形式表现出来。可以根据仿

8、真结果对所设计的零件进行修改，直到得到动态模拟和车轮弯曲疲劳试验实际运动相符为止。在车轮试验台的转动过程中得到铝合金车轮螺栓孔附近的应力变化趋势和车轮上各点的应力的变化规律。动力~-：SY析为疲劳分析提供了更为精确的边界条件和载荷的加载方式，即为疲劳有限元分析计算提供数据支持。再结合材料图4车轮网格划分结果的疲劳性能参数，可以完成车轮的疲劳有限元分析(3)施加约束与载荷计算，获取车轮的疲劳寿命分布。根据汽车车轮弯曲疲劳试验的工作原理和动力学分析的结果，对车轮施加约束，