复合材料车轮冲击试验仿真分析

基于 LS-DYNA的复合材料夹芯结构动态冲击仿真分析摘要：建立了飞机典型复合材料夹芯结构的有限元模型，利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA对其进行动力学冲击仿真分析。

通过仿真分析结果与试验结果的对比研究，验证了仿真分析方法的准确性和可靠性。

研究结果为同类实际工程问题提供了科学可行的分析、解决手段和参考依据。

关键词：复合材料；夹芯结构；动态冲击；仿真分析1. 概述复合材料在飞机结构上的大量应用已经引发了航空制造业的一场革命，与此同时，复合材料飞机结构分析，特别是冲击动力响应分析显得非常有实际意义。

由于全尺寸飞机结构冲击试验周期长、操作困难，且成本巨大，难以得到预期丰富的数据结果。

自上世纪80年代后，美国空军飞行动力试验室开始使用MAGNA（材料和几何非线性分析）程序对现役飞机结构进行动力响应分析，取得了很好的分析结果，而且大大节省了新机型的研制费用和研制周期[1]。

随着计算机软、硬件技术的发展和有限元理论研究的深入，数值模拟仿真技术在航空飞行器领域得到越来越广泛的应用。

本文利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA，对典型复合材料夹芯结构在冲击荷载作用下的动力响应问题进行了数值仿真分析。

2. LS-DYNA动力有限元分析简介LS-DYNA软件是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）以及摩擦和接触分离等界面状态非线性有限元分析程序。

它以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流固耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能；是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序[2]。

3. 复合材料夹芯结构冲击试验试验用复合材料夹芯结构由上下2层玻璃纤维复合材料面板及其中间的泡沫夹芯层组成。

上面板厚度为0.8mm，由4层复合材料单层板构成，铺层顺序为452/-452；下面板厚度为0.4mm，由2层单层板构成，铺层顺序为45/-45；夹芯层为PVC泡沫材料，泡沫夹芯层有2种不同的厚度，分别为7mm和18mm；夹芯板试件为245mm×245mm的方板。

基于Hyperworks的铝合金车轮13°冲击仿真王佳伟;杜保贞;刘相斌;王彬;刘振;马将军【摘要】本文通过分析现阶段铝合金车轮冲击试验标准、铝合金材料的Johnson-Cook本构关系模型及有限元瞬态动力学理论，应用Hyperworks有限元系列分析软件，以13°冲击试验为例，结合某车型的车轮建立瞬态冲击仿真模型。

旨在建立标准的铝车轮冲击仿真流程和评价标准。

【期刊名称】《汽车制造业》【年(卷),期】2018(000)007【总页数】3页(P65-67)【关键词】Hyperworks;铝合金车轮;仿真模型;本构关系模型;试验标准;瞬态冲击;动力学理论;铝合金材料【作者】王佳伟;杜保贞;刘相斌;王彬;刘振;马将军【作者单位】一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;一汽轿车股份有限公司;【正文语种】中文【中图分类】U463.34本文通过分析现阶段铝合金车轮冲击试验标准、铝合金材料的Johnson—Cook本构关系模型及有限元瞬态动力学理论，应用Hyperworks有限元系列分析软件，以13°冲击试验为例，结合某车型的车轮建立瞬态冲击仿真模型。

旨在建立标准的铝车轮冲击仿真流程和评价标准。

近十几年，出于对整车油耗及能源环保的考虑，汽车轻量化受到广泛的重视，以低压铸造为主的铝合金车轮逐渐取代钢车轮成为主流。

但车轮同样是汽车最重要的安全件之一，除了承受整车的重量外，还承载车辆运动过程中各种复杂工况的作用，如：制动、转弯、冲击等。

其中又以冲击工况最为苛刻，对此各整车厂及零部件公司研发机构通过多种途径来检验铝车轮的冲击强度。

本文旨在探索模拟台架冲击试验，用有限元仿真工具提早对设计方案做出判别及评价，以缩短研发周期和试验成本。

铝车轮的冲击试验车辆在复杂路况行驶时会受到不同程度的冲击，主要分为两类：路面上的凸起物、凹陷物等障碍会对车轮产生径向冲击影响；而车轮撞击公路路肩或石块会对车轮产生侧向冲击影响。

作者简介：蒋东霖（1979—），男，硕士，高级工程师，主要从事机械系统设计和理论研究工作。

冲击力仿真计算与实验研究摘要：本文应用接触力学理论，应用虚拟平台，对冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算，得出了冲击力随时间变化的具体曲线，并和实际的冲击试验数据进行了对比，分析总结了两者的差别。

关键字：接触力学；冲击力；仿真The simulation and test study of the impact forceAbstract: In this paper,according to the contact mechanics theory,application virtual platform,the simulation and calculation which the impact process of material impact testing machine has been done,the specific curve of the impact force changing with time is drawing.analyzed the differences between the simulation data and the actual impact test dataKeyword: contact mechanics theory;impact force; computer simulation1引言材料的抗冲击性能是材料的重要属性之一，而材料的抗冲击性能要依靠冲击试验测得，冲击试验应用的设备是材料冲击试验机，通过摆锤冲击试样后得出的冲击吸收功和冲击力来衡量材料的抗冲击性能。

冲击过程是个非常复杂的过程，本文应用多体动力学理论，应用虚拟平台，对材料冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算，得出了冲击力的具体曲线，并和实际的冲击试验进行了对比，分析总结了两者的差别，为更深入的研究打下基础。

轿车车轮冲击试验仿真分析
杨鄂川;刘伟;欧健;邓国红
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】根据轿车车轮冲击试验要求,使用HyperMesh为前处理器,建立了包括冲头、车轮总成和试验台架在内的车轮冲击有限元模型.然后使用非线性有限元动力学分析软件LS-DYNA对车轮冲击过程进行仿真分析,得到了车轮各时刻的等效应变值和冲头的位移变化曲线.通过仿真分析确定应变最大位置并在该区域内设置梁单元和应变片进行测量,模拟在冲击过程中的变形过程.通过比较有限元仿真与试验结果,确认了该有限元试验台架的有效性,对车轮的前期设计开发具有一定的指导意义和应用价值.
【总页数】4页(P125-128)
【作者】杨鄂川;刘伟;欧健;邓国红
【作者单位】重庆理工大学机械工程学院,重庆400054;重庆理工大学车辆工程学院,重庆400054;重庆理工大学车辆工程学院,重庆400054;重庆理工大学车辆工程学院,重庆400054
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;U463.34
【相关文献】
1.复合材料车轮冲击试验仿真分析 [J], 畅世为;张维刚
2.浅谈我国97版《轿车轮胎》标准与《轿车轮胎系列》标准 [J], 沈建荣
3.轿车轮边缓速器制动过程的仿真分析 [J], 何仁;丁福生;马承广
4.轿车轮边缓速器制动过程的仿真分析 [J], 何仁; 丁福生; 马承广
5.铝合金车轮13°冲击试验仿真分析 [J], 臧孟炎;秦滔
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究碳纤维复合材料是一种具有高强度、轻质、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能的材料，广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通、船舶等领域，成为新一代高性能材料。

然而，碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究一直是研究的热点和难点之一。

本文将分析碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究现状，并展望未来。

一、碳纤维复合材料的实物强度研究1. 实物试验实物试验是研究碳纤维复合材料实物强度的重要方法。

通过实物强度试验，可以获得材料的实际强度和断裂韧性等基本性能指标。

根据试验方法的不同，可以分为单轴拉伸试验、双向剪切试验、缩径拉压试验、冲击试验等。

单轴拉伸试验是最常用的实物试验方法，通过拉伸试验机将样品施加单向拉伸力并测量应力-应变曲线，从而得到材料的拉伸强度、屈服强度、弹性模量和拉伸应变能等指标。

缩径拉压试验可以获得材料在径向压缩和拉伸状态下的强度和变形行为，适用于研究压缩和拉伸异向性。

冲击试验则可以模拟材料在受到冲击载荷时的响应，研究材料的韧性和抗冲击性能。

2. 实物强度影响因素碳纤维复合材料的实物强度受多种因素影响。

材料的纤维类型、体积分数和层叠方式对材料强度有很大影响。

纤维和基体之间的界面粘结力也是影响强度的重要因素。

此外，加工过程中的处理方式和温度等因素也会对材料强度造成影响。

3. 实物强度研究进展随着复合材料在工业领域的广泛应用，实物强度研究也得到了长足发展。

目前，国内外研究机构多采用复合材料的细观结构分析和材料力学性能测试相结合的方法进行研究。

此外，利用样本的数字化设计和孔洞、缺陷等不良状态的模拟，并通过计算机仿真技术对碳纤维复合材料的实物强度进行研究也越来越成为趋势。

二、碳纤维复合材料的模拟仿真研究1. 模拟仿真原理模拟仿真技术是一种基于数值计算方法的虚拟试验方法，能够通过计算机模拟材料受载情况，并得到物理量的计算结果，如材料应力、变形、破坏等。

这些计算结果可以帮助研究人员更好地了解材料的性能特点和响应规律。

[复合材料高速冲击仿真x]目录TOC\o"1-5"\h\z1目的和范围1..\o"CurrentDocument"3有限元模型及计算结果——GENOA-PFA2.3.1计算结果及讨论3...4结论4...1目的和范围本文档用于描述高速弹丸对玻璃纤维板的侵彻过程，内容涵盖玻璃纤维复合材料的材料建模、冲击有限元模型建模以及结果讨论。

根据客户的描述，建立玻璃纤维板所用材料体系的多尺度材料模型，材料牌号单向带S2GR/FM94，铺层[090]20S，厚度11.4mm。

HAli某wk(2):<>ueiKiHfrt^ne希prRhvFA■:31M2EM某j|lenpr-aGwe0"neral-曲tkn^Hyt.■amtE5电如iai)；fill=策碱鮎泄“Mm如“裁J-￡22■B.-^HSJaEr-^-lh;till-3.11fifcF：0Ei{MHIilmTR2):匸暂1毅昭HAli某wk(2):<>ueiKiHfrt^ne希prRhvFA■:31M2EM某j|lenpr-aGwe0"neral-曲tkn^Hyt.■amtE5电如iai)；fill=策碱鮎泄“Mm如“裁J-￡22■B.-^HSJaEr-^-lh;till-3.11fifcF：0Ei{MHIilmTR2):匸暂1毅昭Wff甜■轉怯艸》；枕忖也町沏箕右1:"23=Z^ZZMMl:S1J~■-K7-HJE+D3Lrwm卩]|0rm某翰陌gHMl匱阿却创泊打某EVft』IpmpTr-iilHrr 申deneni-诗DtinAy…<HO-9.aiK<[E-某!tmeilm'p甲llE￡.lhamcalf=2SOOSSlEHOlMlim-'a；NLII■右T-■晁IS7S任P】IWiri■击#皿■山汕―和山巳Slrnt￥>4InJ诫:某nuvnCramt■n^MlQM9:白SfrbHa-&.ODOMOEKQ:园Sira-=La(]DMIJE.-<]l'PIW打4-<OOOQOtt2.1LLI1LE-0L：>Vi^MT■+.ri某iF1t2rmiifi.tj￡11越Hr-Vifir2iFlydFk显m-IrlTeFl.盯rivarhiiKtMJilitEflflAtFiz.审Jbw/lfl某tva~ih叮,■]!l1f3tJjbg辰某riiibu/Iriiklbu.^ihT/lfliTrirFili辽电hi古in'■■ih某r/lfliTFirJihu.'lli某fi:■a.V：h1：j：Jrihtr^UtriEaL-arr'lH1:ri某abw^lRhira某hh7Mwu.m.br血■triar:ibm某/Vh某ravEMEJISQFKJ仝L3>：<cc-O2lU.faBU1KCCZ5E-CL1某,：C<：：E-ClEM.0RffitH5CTE.莎.SZGE某^aa血12W.S(H■rtb—^jfcntlK|MMLT」h兀■■■■fiberviflttnE；S^R 「SMR金i.Mimra切ik>：'--.E-.B处■某iowEa:ilaMiErE-ca:lub某lSfcr.N易JWpMBOJg.naggM切--.1-T7iKKCie<N.iwbma-L-.1 !g1MMM4H~肿口叭-LjjjAC某某]总LKKCKHEKC<￡O]I某<E某-LI■■■■■F-"-1.iE-tLI1i.AL-JE^-1I4JUI.I-1—LEFl1某nc]Dt-oi丸wmofl啣M2劝事卿Mg左UttOMMEKH_L'A-上宅十】EMOgiMBtli21KKCCEO]I乜门某11UZEFI.DHL[i"I—EPLIt-L1匚i某.iiE云IFreejiSOZ-某C某Ml-r-1AiMfiJL71K4i!5y-c-_e^331竄应riYiFK41某：■：：E-■:L JK4匚门庶認切1.k.v.-Jt-C'LTl^a亍tiwre^3F1t36JiLui某l!ik.tr某某.EKELflE4_l」某o某切1U.-A-jE-tl某1-"gq乍Iwfumi、2\Fnhti-jflitiriESEKR"n吨负1IdiFl^rIwvhL■Fl某.MCQ根据上述组分（纤维、基体）参数、选定损伤&失效准则计算得到材料的宏观性能一一S-S曲线，同时考虑到弹丸速度较高（1000m/）,须计入应变率效应。

车身冲击试验的有限元仿真模拟在汽车工业中，车身冲击试验是必不可少的一项环节。

无论是在新车产品研发还是在安全评价中，都要进行车身冲击试验。

而车身冲击试验不仅需要在实际试验中进行，还需要借助计算机来进行有限元仿真模拟。

本文将详细探讨关于车身冲击试验的有限元仿真模拟方法以及其优势所在。

1. 车身冲击试验的意义车身冲击试验对于汽车工业而言是至关重要的。

首先，它可以帮助汽车厂家了解车辆在不同碰撞速度下的受力情况，预测车辆在实际道路行驶中遇到不同撞击情况时的表现。

其次，它也有助于厂家评估车辆的耐撞性能，对车辆的安全设计有更深层次的理解和更全面的掌握。

这些对于提高车辆的安全性能有着重要的意义。

2. 有限元仿真模拟的优势仿真是一种计算机计算方法，而有限元仿真是其中一种应用广泛的方法，它可以通过计算机自动模拟物理系统或过程，探讨系统的功能、特点或者行为。

在车身冲击试验中，有限元仿真模拟有不少优势。

首先，它可以更容易地获取与分析车辆受力情况。

通过有限元仿真模拟，我们可以了解碰撞事件发生时车辆产生的受力情况，包括受力部位、受力大小和方向等。

更进一步的，我们还可以调整模拟参数，探究是否有更好的车身设计或者材料选择方法。

同时，另一个重要的优势是可以避免真实试验造成的安全和资金风险。

现实试验可能会导致人身伤害，尤其是在高速道路中进行试验时，对车辆和位置的限制可能会极大限制试验的代表性。

而有限元仿真模拟则不存在这些问题。

模拟可以在计算机环境中进行，而不需要进行现场试验，因此可以节省大量的时间和资金成本。

3. 有限元仿真模拟的方法有限元仿真模拟的方法不止一种，在车身冲击试验中也有不同的应用。

在试验过程中，模拟方法可以分为预处理、分析和后处理三个部分。

预处理：预处理是在开始撞击试验前要做的工作之一。

它包括车辆、环境和碰撞撞击物理底层映射数据的创建和转换。

根据直接轰炸法则，预处理了所有的物理情况，以帮助准确模拟撞击事件。

分析：分析是有限元仿真模拟的核心部分。

复合材料的冲击性能研究随着现代科技的快速发展，材料科学领域也取得了巨大的进展。

其中，复合材料作为一种新型的材料，由于其独特的性能在各个领域得到了广泛的应用。

而复合材料的冲击性能一直以来都是研究的热点之一。

复合材料的冲击性能研究对于工程设计和材料应用有着重要的意义。

当物体受到外界冲击时，能够抵抗外力的作用而不发生破裂或变形的材料被认为具有良好的冲击性能。

因此，了解和提高复合材料的冲击性能对于确保结构的强度和安全性至关重要。

复合材料的冲击性能受到多种因素的影响。

首先，复合材料的组成和结构对其冲击性能起着重要的作用。

不同类型的复合材料由不同的纤维和基体组成，因此其冲击性能也有所差异。

例如，石墨纤维增强复合材料在冲击载荷下具有较高的强度和韧性，而碳纤维增强复合材料则具有更高的刚度和强度。

此外，复合材料的布局和数量也会影响其冲击性能。

增加纤维的数量和改变纤维的布局可以提高复合材料的冲击吸收能力。

其次，复合材料的制备工艺也对其冲击性能产生重要影响。

制备工艺中的热处理、压制和固化过程都会影响复合材料的内部结构和力学性能。

例如，热处理可以改善复合材料的结晶度和纤维与基体之间的结合强度，从而提高其冲击性能。

压制过程中的压力和温度也会对复合材料的冲击性能产生影响。

因此，优化复合材料的制备工艺可以改善其冲击性能。

此外，环境条件和服务温度对复合材料的冲击性能也有影响。

在低温环境下，复合材料的韧性和强度可能会下降，从而导致其冲击性能下降。

则高温环境下，复合材料的力学性能和化学性能可能会发生变化，进而影响其冲击性能。

因此，在不同的环境条件下研究复合材料的冲击性能是很有必要的。

最后，为了更好地研究复合材料的冲击性能，目前的研究中还需要完善测试方法和评价标准。

冲击测试是评价材料冲击性能的重要手段，常用的方法包括冲击试验和球型冲击试验。

此外，还需要建立合理的评价标准来比较不同复合材料的冲击性能。

不同应用领域对冲击性能的要求也不同，因此需要针对具体应用制定相应的评价标准。

子午线轮胎凸块冲击特性仿真分析与评价王立臣;臧孟炎;杨晓光;周涛【摘要】以215/60 R16型号的半钢子午线轮胎为研究对象,利用ABAQUS建立轮胎有限元模型,仿真分析轮胎的径向和包覆刚度,并与试验结果比较验证轮胎静态特性仿真结果的正确性.选择滚动速度为10 km/h,垂向载荷为3384 N的工况,仿真分析轮胎的90°凸块冲击试验.轮轴垂向力和纵向力仿真结果与试验结果的良好一致性,说明了有限元法对轮胎凸块冲击特性仿真分析的有效性.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2018(008)005【总页数】5页(P339-343)【关键词】有限元分析;静态性能;动态性能;凸块冲击试验【作者】王立臣;臧孟炎;杨晓光;周涛【作者单位】华南理工大学,广州 510640;华南理工大学,广州 510640;万力轮胎股份有限公司,广州 511400;万力轮胎股份有限公司,广州 511400【正文语种】中文【中图分类】U463.341轮胎的减振作用作为整车减振系统的第一环节，其性能对整车的操纵性、舒适性有着重要的影响。

在轮胎的设计阶段，不仅要考虑轮胎的静态特性，还应考虑轮胎的瞬态特性。

凸块冲击试验是轮胎瞬态特性试验最为重要的试验之一[1]，通过获取各个速度工况下轮轴力的响应，可以进行轮胎瞬态特性的评价。

因此，对该试验进行仿真分析具有重要的工程意义。

管迪华等[2]系统介绍了用于轮胎凸块冲击特性仿真分析的多种模型，包括F-Tire模型、SWIFT模型、有限元模型等。

费瑞萍[3]以F-Tire模型为基础，利用ADAMS软件对轮胎的凸块冲击特性进行了仿真研究。

李俊浩[4]基于刷子模型，利用ADAMS对轮胎瞬态冲击性能进行了研究。

相比于其它模型，有限元模型可以详细表达轮胎的内部结构，具有计算精度高，获取结果信息详尽的优点。

特别是近年来，随着计算机技术的高速发展，有限元理论不断完善，使用有限元方法研究轮胎瞬态冲击特性的效率大幅提升。

复合材料冲击损伤及冲击后压缩强度的等效实验方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!复合材料冲击损伤及冲击后压缩强度的等效实验方法1. 引言复合材料在工程结构中广泛应用，其冲击损伤行为及冲击后压缩强度的研究对于材料设计与应用具有重要意义。

车轮—冲击实验方法—道路汽车——SAE J175 SEP 2003SAE推荐的规程-车轮委员会报告于1970年9月批准，1988年6月全面修订。

SAE车轮委员会于1996年7月进行全面修订。

2003年09月再次修订。

1．范围SAE推荐的规程规定了评定客车和轻型卡车上使用的车轮向（水平）CURB冲击碰创特性的最少性能要求及有关的统一第二实验室实验方法。

除定义部分引自于SAEJ 393 以外，其余等同于ISO7141-1981。

2、参考文献2.1 可使用的文件—下述出版物为本标准规定范围内规范的一部分，应当使用SAE出版物最新版本。

2.1.1 SAE出版物——可以SAE索取，地址为：400。

CommonwealthDrive.Warrendale,PA 15096-0001。

SAE J393——商用汽车的车轮、轮毂和轮辋。

2.2 有关出版物——下述出版物仅供参考，并非本文献所要求的部分。

2.2.1 ISO出版物——可从ANSI索取，地址：11West 42nd Street.New York,NY10036-8002。

ISO7141——道路汽车——车轮——冲击方法；ISO3911——车轮/轮辋——术语，名称，标记和测量单位。

3、定义——见SAEJ3934、试验方法4.1 车轮试验——每次试验都应使用经全部工序加工好的新车轮，这些车轮具有准备用于客车和轻型卡车的车轮的特性。

用于试验的轮胎和车轮不能再用于另一辆车。

4.2 设备——试验机应能载荷加到带轮胎的车轮的轮辋车缘上。

安装车轮时其轴与垂直方向为13°+1°角，以使其最高点面对垂直作用的锤。

锤的冲击表面至少应为125mm宽，375mm长（见图1）。

车轮固定装置的尺寸见图2。

支撑臂的宽度为200mm。

虽然规定臂的材料是钢，但还是推荐高屈服强度的钢以防变形。

车轮固定装置上所有的支点接头均可自由旋转。

建议使用轴间螺栓防止咬和。

试验检定连接件应位于臂的中盘上，1000kg的垂直质量将加到图2所示的车轮中心。

铝合金车轮90°冲击台架试验仿真方法研究熊威; 唐俊琦; 余家皓; 陶政; 柳振【期刊名称】《《汽车零部件》》【年(卷),期】2019(000)010【总页数】4页(P41-44)【关键词】轮缘变形; 90°冲击台架试验; 仿真分析【作者】熊威; 唐俊琦; 余家皓; 陶政; 柳振【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院广东广州511434【正文语种】中文【中图分类】U463.340 引言车轮作为行驶系统的重要组成部分，在汽车行驶过程中主要受到径向载荷、弯曲载荷及冲击载荷作用。

径向和弯曲载荷主要影响车轮的使用寿命。

冲击载荷直接作用在车轮的轮缘处，较大的冲击载荷会使轮辋瞬间产生塑性应变或开裂，进而会使轮辋跟轮辐直接分离，影响行车安全。

为规范乘用车铝合金车轮抗冲击性能，国家于2015年发布了行业标准QC/T 991-2015《乘用车轻合金车轮90°冲击试验方法》。

目前行业内车轮90°冲击性能的校核只能在生产出产品之后，按照标准中的方法来进行设计校核。

前期还无法通过有限元仿真建立评判标准，提前对车轮设计形成有效的指导。

某项目车型X在整车综合耐久试验过程中，其右后车轮出现了内轮缘明显变形的情况，如图1所示。

经分析，由于车轮在实际的过坑或过坎工况下，受到路肩的较大的冲击载荷作用，当轮胎被压缩到极限状态下，轮缘会直接受到路肩的冲击，导致轮辋出现塑性应变。

由于外轮缘端有轮辐的支撑，刚度较大，不易发生变形；内轮缘没有支撑，刚度较小，受到冲击后轮辋会发生永久变形，最终宏观表现为内轮缘处产生肉眼可见的变形。

由于胎压越大，轮胎越不易被压缩到极限状态，故轮辋的抗90°冲击性能除了跟本身A、B、C三段(如图2所示)的厚度相关外，还跟轮胎的使用胎压有直接关系。

图1 某车型车轮内轮缘变形图2 轮辋的截面为分析该现象的根本原因，从以下两个方面进行了试验验证：(1)增加轮辋三段的厚度，对新的车轮N在实车上进行整车过坑试验；(2)调低实车上轮胎的使用胎压，由240 kPa降至200 kPa，对新车轮N和原车轮O进行2种胎压下整车过坑试验。

复合材料结构抗冲击性能分析与优化设计一、引言随着科学技术的不断发展，材料科学领域的研究也取得了重大突破。

复合材料作为一种新型材料，具有优异的物理、力学性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。

在这些领域中，复合材料结构的抗冲击性能尤为重要，因为它直接关系到材料的安全性和使用寿命。

二、复合材料的抗冲击性能复合材料的抗冲击性能是指在外界冲击力作用下，材料能够承受的冲击能量和承载能力。

复合材料通常由纤维增强基体与基质相结合而成，这种结构赋予了复合材料较高的强度和韧性。

纤维增强基体起到了增加材料强度和刚度的作用，而基质则能够吸收和分散冲击能量。

因此，纤维增强基体和基质的选择及配比对复合材料的抗冲击性能具有重要影响。

三、抗冲击性能的测试方法为了评估复合材料的抗冲击性能，常用的测试方法包括冲击试验和拉伸试验。

冲击试验主要用于测量材料在高速冲击下的断裂行为和破坏机制，通过计算冲击吸收能量和冲击强度来评估材料的抗冲击性能。

而拉伸试验则用于测量材料在拉伸过程中的力学性能，如弹性模量、屈服强度和断裂韧性，从而间接反映了材料的抗冲击性能。

四、优化设计原则为了优化复合材料结构的抗冲击性能，以下原则应被遵循：1.纤维增强基体的选择：选择具有较高强度和韧性的纤维增强基体，如碳纤维、玻璃纤维等。

同时，纤维的分布应均匀且与基质充分结合，以增加材料的强度和刚度。

2.基质的选择与设计：选择具有良好吸能性能的基质，如热塑性弹性体、聚合物等。

基质应具有较高的韧性和能够吸收和分散冲击能量的能力。

3.合理设计复合材料结构：通过优化复合材料的层数、厚度和层间界面的聚合度，以提高复合材料的整体强度和抗冲击性能。

4.考虑材料的应用环境：根据材料的应用环境和工作条件，调整复合材料的配比和结构，以增加其使用寿命和抗冲击性能。

五、案例分析以航空航天领域为例，航天器在进入大气层重新入轨时会受到巨大的冲击力和热载荷，因此其外壳材料需要具备优异的抗冲击性能。