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车轮钢材料切削加工有限元仿真研究发布时间：2022-10-26T07:15:58.472Z 来源：《科技新时代》2022年11期作者：郭克波刘永杰徐彦斌都江炜[导读] 本文基于Deform-2D软件，建立了CL70车轮钢材料的切削加工有限元仿真模型，得到了切削力和已加工表面温度的仿真结果郭克波刘永杰徐彦斌都江炜中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东省青岛市266000摘要：本文基于Deform-2D软件，建立了CL70车轮钢材料的切削加工有限元仿真模型，得到了切削力和已加工表面温度的仿真结果。
设置不同的刀具前角和刃口圆角半径，分析其对切削过程的影响。
研究表明：增大刀具前角能够降切削力和已加工表面的最高温度，而增大刀具刃口圆角半径则会增大切削力和已加工表面的最高温度。
关键词：CL70车轮钢材料；切削加工；有限元仿真0 前言车轮是动车组、地铁转向架的关键零部件，车轮加工质量的好坏直接影响车轮的运行性能和使用寿命。
车削加工是车轮的主要加工方式，对车轮材料切削加工的研究具有重要的意义。
切削过程是一个非线性的热力耦合过程，常规的实验研究耗时耗力，且难以对瞬时温度场、应变场等进行研究，而有限元法能够较准确地预测应力应变等参数，成为研究切削过程常用的手段。
2018年侯锁霞等[1]基于Deform-3D软件研究了304不锈钢的切削温度，并得到了最佳的切削加工工艺参数。
2019年王永祯[2]对CL70车轮钢的切削加工进行仿真和实验研究，研究了不同切削参数对切削力和切削温度的影响。
2021年汪健明等[3]基于AdvantEdge软件分析了切削速度和进给速度对切削铝合金7075-T652的切削力和切削温度的影响。
2021年邓志博等[4]通过仿真研究了刀具前角对高温合金GH4169高速切削过程的切削力和切削温度的影响。
2022年赵世泽等[5]基于ABAQUS对AISI1045钢进行研究，分析了刀具前角对切削力和前刀面温度的影响。
基于Dynaform的钢制车轮轮辐冲压成形有限元模拟孙腾【摘要】板料成形技术是工业领域中最重要的一种金属加工方式.利用“分解-综合”原理,对反拉深成形工步进行工艺分析,在对预拉深成形型面进行优化的同时,改进了轮辐冲压成形工艺方案.基于Dynaform冲压成形软件,建立了汽车轮辐反拉深有限元模型,并对有限元模型进行数值模拟,验证了优化过的模具型面和新工艺路线的合理性和可行性.最后,针对轮辐翻孔成形减薄严重,设计了四因素、四水平的正交试验表,通过极差分析找到了一组轮辐轴孔翻边成形最佳工艺参数.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)005【总页数】4页(P94-96,104)【关键词】轮辐冲压成形;工艺分析;有限元;正交试验【作者】孙腾【作者单位】钦州学院,广西钦州535011【正文语种】中文【中图分类】TG386.1板料成形技术是先进制造技术的重要组成部分，其成形过程中通常伴随着大位移、大变形[1]。
大多数冲压件成形过程都较为复杂，其成形过程大都需要反复试验，造成生产周期过长和人力财力的大量浪费[2-4]。
随着有限元技术发展日趋成熟，将制定工艺流程与计算机仿真技术相结合，有利于节约成本，提高生产效率。
高蔚然等人[5]建立了冲压轮辐三维有限元模型，对轮辐翻孔成形的关键工序进行了有限元模拟，验证了有限元模型的可靠性。
焦明成等人[6]利用高强度钢对钢圈轮辐的成形参数进行优化，并通过有限元模拟与实际生产测试结果相比较，验证了工艺参数的合理性。
路平等人[7]利用ABAQUS软件建立轮辐三旋压的错距强力旋压过程弹塑性有限元模型，并对成形过程进行了分析。
汽车轮辐作为汽车车轮中最重要的冲压件，如果在成形过程中出现成形缺陷，将对汽车整体的可靠性产生深远影响。
本文基于Dynaform软件对广西某厂的汽车轮辐成形过程进行数值模拟，并寻找最佳成形参数，对提高汽车轮辐的成形质量和生产效率具有重要的指导意义。
轮辋辊压成形过程的有限元模拟
王慧玲;于忠奇;李淑慧
【期刊名称】《机械设计与研究》
【年(卷),期】2008(24)6
【摘要】随着汽车轻量化的要求,热轧高强钢不断地被应用到轮辋上,辊压工艺成为钢制轮辋的主要成形方法。
本文以ABAQUS/Explicit有限元软件为平台,建立轮辋辊压成形过程的三维弹塑性有限元模型,并对轮辋辊压成形的全道次进行数值模拟。
在轮辋辊压有限元模型中,以弹簧连接导向轮的方法实现对轮辋边缘的弹性接触,并
重点研究边界条件设置对模拟结果的影响。
研究表明,此方法模拟的厚度变化规律
与试验结果相符合,表明本文建立的轮辋有限元模型是正确的。
【总页数】4页(P85-88)
【关键词】辊压成形;轮辋;数值模拟;高强钢
【作者】王慧玲;于忠奇;李淑慧
【作者单位】上海交通大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG335
【相关文献】
1.中厚板轧机支承辊中心疏松压实过程的有限元模拟研究 [J], 阚盈;程明;姚明星;
宋鸿武;张士宏;张立文
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3.基于有限元的旋压成形过程数值模拟 [J], 曲周德;李立云;邓小虎
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5.圆管二次辊弯成形过程中的大变形有限元法模拟 [J], 徐树成;韩志武;刘才
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万方数据第４期孙丽丽，等：汽车轮毂旋压成形过程的有限元数值模拟５５３可鞫ｌｆＪ＂ＩＱ’２毋（１＋号Ｈ半）Ｊ“。
其中，Ｈ为硬化系数；Ｅ为弹性模量；ｐ为泊松比；／。
为应力偏张量。
１．１模型离散化在拉深旋压过程中，坯料和芯模一起作旋转运动，旋轮作轴向进给运动，如图２所示。
芯模＼＼．竣ｒ／／尾巧一ｌ（、。
吻Ｊ国，＿＿＿・＿－－一．八圈２拉深旋压原理图其变形过程属于连续的局部塑性变形，工件处于三维受力状态。
本文中轮毂多道次拉深旋压模拟所采用的参数见表１所列。
表１轮毂旋压数值模拟参数根据表１中的旋轮、坯料和芯模尺寸，建立轮毂旋压有限元模型，如图３所示。
圈３有限元模型本文采用四节点四边形单元对坯料进行网格划分，毛坯划分为３０５２１个节点，１０３６２个单元，其网格图如图４所示。
其中芯模与旋轮定义为刚性体，变形毛坯定义为弹塑性体。
图４毛坯网格图模拟所用的毛坯材料为２０Ｃｒ，其力学性能参数为：屈服强度ｃｒｓ一５４０ＭＰａ，抗拉强度观＝８３５ＭＰａ，泊松比／ｚ＝０．３０。
为了便于有限元分析运算具有较高的求解精度，本文在模拟计算中做了如下假设：①工件材料均质，且为各向同性；②忽略变形过程中旋轮与工件之间的温度效应，将变形假设为等温变形；③在计算中忽略重力、惯性力的影响。
１．２边界条件的处理在实际加工中，芯模、旋轮、坯料３者之间的相对运动比较复杂。
一方面，坯料和芯模在主轴的带动下做旋转运动；另一方面，旋轮沿着轴向进给，并且由于摩擦力的作用而绕自身轴心旋转。
为了便于旋压过程的模拟计算，本文在建立有限元模型时采用相对运动方式，即假定坯料和芯模固定不动，旋轮绕着ｚ轴（旋转中心轴）沿毛坯表面做旋转运动，同时进行轴向进给。
将坯料和芯模接触处定义成约束状态，坯料和尾顶接触处也定义成约束，芯模、尾顶在ｚ、ｙ、ｚ３个方向的位移和绕３个轴的转动速度定义为零。
１．３摩擦接触的处理旋压加工的模拟涉及毛坯和芯轴以及毛坯和旋轮之间的接触，在接触区法向力很大，摩擦表现出高度非线性［７］。
【车轮支架结构设计和有限元分析】摘要：为了保证车轮冲击试验的安全和稳定，有必要对车轮支架进行三维模型的结构设计和有限元分析。
充分考虑冲击试验机的静态和动态受力效果，本文使用CATIA软件完成车轮支架模型设计，采用AnsysWorkbench有限元软件对车轮支架工作过程的仿真分析。
关键词：冲击试验；车轮支架；结构设计；有限元分析引言随着国民经济的快速发展和汽车的需求量得迅猛增长，我国汽车产业发展迅速，并且相继提高汽车技术水平，使得人们日益更加地关注汽车车轮对汽车行驶安全性和操纵稳定性的影响程度。
车轮试验机作为检验车轮性能的重要设备也在根据汽车的结构调整而不断发展，由于车轮性能的好坏直接影响到整个车辆的运行操作性能，并在对汽车的安全性和舒适性方面起至关重要的作用，因此，检验车轮性能也就变得尤为重要。
车轮试验机是检验车轮性能的设备，它一般包括车轮径向疲劳试验机、车轮弯曲疲劳试验机、车轮冲击试验机等。
一、车轮冲击试验机原理和标准车轮冲击试验机的基本原理是对安装在车轮支架上试验车轮施加一个相应的冲击力，用这个外加的冲击力模拟车轮在汽车实际运行中所承受到的外界给予车轮的侧向冲击载荷。
车轮试验机的基本操作过程，首先将试验车轮安装在具有倾斜角度的冲击实验工作台上，然后用国家规定的质量冲头，按照试验机国家标准所规定的高度自由落下，从而产生一个对试验车轮的冲击作用。
根据试验机国家相关标准要求，试验车轮在受到冲击试验后，该车轮轮辐不得出现有目测可见的穿透裂纹，同时其轮辐也不能与轮辋出现分离现象，并且试验车轮的轮胎气压不能在试验后的60秒的时间内出现漏尽现象。
如表1-1所示为车轮冲击试验的国际标准和国家标准。
通过对不同试验机标准进行分析，为了保证车轮冲击试验的数据可信和可靠，必须保证下面两个条件，一是冲击试验的下落物体的质量，另外一个就是冲击试验的下落高度。
为此，本冲击试验机的车轮支架受到的冲击力全部来源于由按照规定高度自由下落的冲击板所具备的动能而产生的，因此，可以通过模拟冲击板下落的高度和冲击板的质量，进而分析车轮支架的受力和变形情况。
D0I:10.3969/j.issn.1009-847X.2018.08.009轮胎滚动阻力有限元仿真麵研究►............................................................◄周涛杨晓光摘要：近年来随着汽车产业的飞速发展，汽车制造商开始对轮胎提出降低滚动阻力的要求，低滚动阻力轮胎已成为各大轮胎公司重点关注的课题。
本文采用ABAQUS软件，开发轮胎滚动阻力有限元仿真模型，用于预测轮胎的滚动阻力和滚动阻力系数，并和试验结果进行对比，验证了模型的可靠性。
时C02排放量也大幅降低。
欧盟2012年开 始执行滚阻等级标准，包括中国在内的一些 国家和政府也越来越重视轮胎滚动阻力的研 究，低滚动阻力轮胎已成为各大轮胎公司重 点关注课题。
基于此背景，本文开发轮胎滚动阻力有 限元仿真模型，用于预测轮胎的滚动阻力和 滚动阻力系数。
和传统的低滚阻设计试验研 究相比，采用仿真分析的方法，不仅可以分 析材料、结构设计对整体性能的影响，还能 分析各部件对滚动阻力的贡献，能更有针对 性地从材料特性、结构设计去优化滚阻性能；同时采用仿真模型能快速地对设计进行 修改对比，达到减少轮胎试制、降低优化周 期的目的。
滚阻阻力和滚阻系数概念轮胎的滚动阻力现象是指当轮胎与路面 接触时，由于承重产生变形而生热，同时橡 胶的粘弹性造成迟滞损失，从而导致能量损 耗；包括轮胎滚动时周期性变形中克服粘弹 性材料的应变滞后所消耗的内摩擦功、轮胎 与地面接触消耗的外摩擦功、轮胎滚动时搅 动空气弓I起的流体阻力消耗的功以及轮胎花 纹块拍击地面发声所消耗的功等[1];这几种由 于车轮滚动而消耗的能量，就构成了车轮滚 动时的阻力，我们把它称为滚动阻力，国际 单位制（SI)习惯用牛顿-米/米（N .m/m)⑩赔作为汽车唯一的接地部件，轮胎的滚动 阻力直接影响汽车的燃油经济性。
根据实验 测定，一辆轿车以100公里/小时速度行驶，克服轮胎滚动阻力的燃油消耗约占汽车总油耗的20%, —辆载重汽车则可以达到30%或更高。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1、绪论1.1 四辊轧机发展情况概论近年来我国轧钢行业得到了飞速发展，钢材年产量突破了2亿吨，已连续多年成为世界钢产量第一大国。
板带材的轧制生产能力逐步提升到了一个较高的水平，各种板带产品也得以广泛的应用于生产和生活中的方方面面。
但是我国目前轧钢生产的技术水平与国际先进水平相比还有相当大的差距，轧制产品的主要技术指标与国际先进水平相比仍有相当大的差距，我国已经入世，国外钢材生产技术强国的行业冲击愈发明显起来，要想在空前激烈的竞争中得以生存、获得发展，我们就必须在轧机精度控制等方面多做工作。
四辊轧机以其较高的生产能力和良好的产品质量广泛应用于板带生产中，近年来随着国民经济的不断发展以及工业生产需求的不断增长，用户对板带产品的平直度等指标要求越来越高，这就对板带轧制中辊缝的控制精度提出了更高的要求。
对四辊轧机辊系变形进行分析，是关乎板带材质量的决定性因素。
如何提高轧机辊系变形分析的水平，对各个工厂来说是要亟待解决的，传统的分析方法，繁杂且精度不高。
本课题采用基于ANSYS软件的有限元分析法对四辊轧机辊系变形进行研究，是近年来一种正在被逐步广泛应用的方法。
1.2 辊系变形计算的常用理论与计算方法1.2.1轧辊变形模型的分类关于板形的轧辊变形模型的研究发展可追溯到1958年，那时萨克斯尔(Saxl)第一次对四辊轧机做了全面深入的研究。
此后由于引进了数学模型，这一领域得到了更进一步的拓展。
这些模型的分类如下：(1) 二辊轧机的简支梁模型；(2) 四辊轧机的简支梁模型；(3) 分割梁模型；(4) 有限元分析模型。
1.2.2 二辊轧机的简支梁模型在二辊轧机简支梁模型中，将工作辊视为线弹性应力梁。
在推导梁的挠曲公式时，我们做了以下假定：(1)梁的材质均匀，在拉伸与压缩时的弹性模量相同；(2)梁的横断面相同;(3)梁至少关于一个轴向平面对称；(4)所有的加载和反作用力都与梁的轴线垂直；(5)对于具有紧凑断面的金属梁，其宽高比等于或大于8。
钢制车轮轮辐旋压成形数值模拟和工艺参数优化作者：党斌单颖春刘献栋来源：《计算机辅助工程》2019年第01期摘要：为指导车轮轮辐旋压成形工艺参数的选择，利用Simufact Forming对某款轻型客车的轮辐旋压过程进行有限元仿真，改进旋轮轨迹的确定方法，对比厚度仿真结果和实际加工结果，验证该仿真方法的有效性。
在数值模拟的基础上，设计四因素三水平正交试验表，对工艺参数进行正交试验优化设计，得到一组针对该钢制车轮轮辐旋压成形的最优工艺参数。
利用优化后的工艺参数进行轮辐旋压成形仿真，结果表明轮辐最大厚度偏差和最大等效应力都有所减少。
关键词：钢制车轮;轮辐;旋压成形;旋轮轨迹;正交实验;工艺参数;优化中图分类号：U463.34;TG306文献标志码：B文章编号：1006-0871（2019）01-0008-060 引言在钢制车轮生产工艺中，轮辐旋压成形是关键工序之一[1]。
在轮辐的错距强力旋压成形过程中，加工工艺参数的选择直接影响产品质量和生产效率。
单纯依靠“试错法”研究轮辐错距强力旋压工艺，使产品达到预期目标，成本高且生产周期长。
随着计算机技术的发展和有限元法理论的进步，基于有限元法的计算机软件逐渐应用到钢制车轮轮辐生产和研发过程中。
利用金属成形工艺模拟平台Simufact Forming可模拟轮辐旋压成形过程，获得工件的厚度和等效应力等物理场分布，评估成形性能，在改进工艺设计方案、提高产品质量、降低生产成本和缩短产品研发周期等方面具有巨大优势。
[2]陈茂敬等[3]针对SS400热轧钢板用于轮辐旋压出现横向开裂的现象，系统分析材料本身和旋压工艺2方面的因素，认为导致开裂的主要原因是材料有原始裂纹和大量夹杂物以及旋压成形比过大，但没有研究工艺参数对轮辐成形的影响。
张晋辉等[4]基于Abaqus Explicit平台建立锥形件剪切旋压的三维有限元模型，认为较大的旋轮进给量和芯模转速有利于减小壁厚差，旋轮直径对旋压力和壁厚差的影响不显著。
轮胎有限元建模过程优化及刚度特性仿真研究哈斯巴根;朱凌;石琴;张雷【摘要】Reasonable simplification was conducted on the major portions of a vehicle tire model , such as treads ,sidewall ,steel belts and body plies .Meanwhile ,in order to control the influence of geometry and mesh on the solution of the model ,the cross section of the tire was recalculated and redrawn .An FEA model of pneumatic radial tire was then established by combining the beams ,shells and solid elements .The stiffness characteristics of the tire under different road conditions were analyzed by using LS-DYNA software .The effect of the section properties as well as non-linear material and contact features on the simulation accuracy was discussed .The comparative analysis of several models was conducted to improve the accuracy of FEA model .Through the simulation analysis of the tire’s radial and cornering stiffness and the comparison with the test results ,the critical optimization technologies of the finite element modeling of the tire and the key is-sues to improve the accuracy of the modeling were discussed .%文章将轮胎胎面、胎侧、帘线层、子午带束层等主要部分进行合理简化，为控制轮胎外形及其网格精度对模型求解的影响，对轮胎断面曲线尺寸进行合理计算并重新绘制；建立了由一维梁单元、二维壳单元、三维实体单元组合的子午线轮胎有限元模型。
