车轮径向疲劳试验有限元仿真及疲劳寿命估算

re se a rch D0I:10.3969/j.issn.1009-847X.2018.03.009汽轉轮双轴疲舰验仿真方法由于车轮双轴疲劳试验检测周期长、成 本高，因此在车轮设计阶段，期望能够对车 轮双轴疲劳试验进行仿真。

通过软件仿真，快速地获得车轮的设计性能参数，发现结构 设计的不合理构造，从而提出改进方案并指 导实际车轮设计，实现缩短车轮研发周期，节约开发成本。

►◄朱英伟吕金旗王柱兴®舰摘要：介绍了一种车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳的有限元仿真方法。

该方法对车轮施加完整序列的载荷谱，可以真实地反映车轮双轴疲劳载荷工况，实现缩短车轮研发周期，节约开发成本。

本方法目的是为了解决上述问题，提供 一种综合考虑车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳 试验仿真方法。

具体地讲，它是一种完整的 可应用于车轮双轴疲劳仿真试验的有限元仿 真方法。

该方法基于美国汽车工程师协会标准 S A E J2562-2003《双轴车轮疲劳试验》及 欧洲车轮制造商协会标准E S3.23-2006《货⑬紐车车轮双轴疲劳试验》，对车轮施加完整序 列的载荷谱p]，较真实地反映车轮双轴疲劳 载荷工况。

该方法在同时考虑双轴载荷及 轮胎特性情况下，增加车轮运动学分析，有效避免由于轮胎——轮毂间复杂接触而 导致的计算不收敛性，可以缩短仿真时间，提高计算效率。

该方法提供一种考虑车轮侧倾的汽车 车轮双轴疲劳试验仿真方法，它基于车 轮双轴疲劳试验标准S A E J2562和£车轮是汽车的关键安全部件，对汽车的行驶安全性、稳定性及平顺性等有重要作 用，因此其疲劳寿命问题[1]是车轮开发过程 中最关键的问题。

目前，常用检测汽车车轮 疲劳强度的方法是弯曲疲劳试验和径向疲劳 试验。

车轮双轴疲劳试验是同时对车轮进行径 向加载和侧向加载，可以真实地反映了汽车行驶过程中车轮的实际受力情况，能够同时 完成车轮弯曲及径向疲劳试验。

关键词E S3.23,构建考虑轮胎结构和车轮侧倾方位载荷环境的车轮双轴疲劳试验仿真模型，通过施加标准E S3.23中的完整加载序列对双轴载荷作用下车轮的应力分布进行计算。

全表面车轮径向疲劳试验的数值仿真及疲劳寿命分析宋桂秋;朱志鹏;李一鸣;王文山;张功【摘要】In order to predict the radial fatigue life of full surface steel wheel, a finite element analysis model for full surface wheel under radial fatigue test condition is established, with consideration of the effects of test pressure of tire on wheel, and making the radial load applying process as close as possible to real conditions. Apply-ing changing radial load to find the location of dangerous area, get the loading history of the hazardous node of wheel, and hence predict the fatigue life of wheel in radial fatigue test. ANSYS Workbench platform is used for the first time in China to conduct the radial fatigue analysis of wheels, providing a quick and reliable method of wheel radial fatigue analysis.%为对钢制全表面车轮的径向疲劳寿命进行预测,本文中针对全表面车轮的径向疲劳试验工况建立了有限元分析模型,考虑了轮胎的试验气压对车轮的影响,且使试验中径向载荷的施加过程尽可能接近真实工况.加载变化的径向载荷后得到危险区域的位置并得到车轮危险节点的载荷历程,预测车轮在径向疲劳试验时的疲劳寿命.在国内率先使用ANSYS Workbench分析平台对车轮进行径向疲劳分析,为车轮的径向疲劳分析提供了一种快捷且可靠的分析方法.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】5页(P556-560)【关键词】全表面车轮;径向疲劳;ANSYSWorkbench【作者】宋桂秋;朱志鹏;李一鸣;王文山;张功【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,沈阳 110004;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳 110004;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳 110004;山东通力车轮有限公司,诸城 262200;中国人民解放军65066部队二大队,沈阳 110004【正文语种】中文全表面车轮是一款新型的钢制车轮，较传统的钢制车轮具有外形美观、通风孔大等优点，本文中将针对某型号的全表面车轮进行研究。

农业装备与车辆工程2015年0引言21世纪初，随着能源危机的加剧，汽车工业对于整车轻量化的研究也越来越深入，而减轻车重主要途径之一是采用轻质合金材料轮毂来替代原有钢制材料轮毂，以达到减轻车重并降低燃油消耗率的目的[1]。

有相关数据表明，将汽车整车质量降低10%，燃油效率可相应提高6%～8%[2]。

因此，大尺寸铝合金轮毂替代传统钢制轮毂应用于重载车上，将对降低整车重量及降低燃油消耗率产生重要影响。

同时，铝合金轮毂良好散热性，增强了车辆制动效能，使得轮胎和制动盘寿命提高，有效保障整车的安全性。

目前，重载车用大尺寸铝合金轮毂大都采用锻造和压力铸造，工艺成本相对较高。

低压铸造作为比较成熟的成型方式，成本低，且铸造产品也已在轿车上得到广泛应用。

因此，将低压铸造铝合金轮毂应用于重载车型对于收稿日期：2015－04－07修回日期：2015－04－14doi ：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．07．011大尺寸重载车用铝合金轮毂径向疲劳寿命预测王素梅1，边雷雷2，岳峰丽1（1.110179辽宁省沈阳市沈阳理工大学汽车与交通学院；2.071000河北省保定市长城汽车股份有限公司）［摘要］大尺寸低压铸造铝合金轮毂在服役状态下疲劳寿命研究较少，是其广泛应用于重载车型的原因之一。

因此，利用有限元方法建立重载车用低压铸造铝合金轮毂径向疲劳模型，在轮辋胎圈座上施加等效径向载荷，并考虑充气压力对轮毂的影响，对轮毂进行有限元分析，以确定轮毂的应力应变分布。

在应力分析基础上，考虑轮毂在成型过程中不同部位力学性能差异造成其疲劳性能不同，运用应力疲劳理论对轮毂径向疲劳过程进行寿命预测。

结果表明：在径向疲劳过程中，内轮缘变形量相对较大，这与相关文献结果符合；与小尺寸铝合金轮毂、大尺寸钢制轮毂相比，轮辋外侧连接内轮缘圆角处应力值相对较高，轮毂通风口之间没有出现应力集中；轮辋外侧圆角处寿命最低，预测结果符合轮毂实际使用情况，为轮毂结构设计与后期改进提供依据。

《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金车轮因其轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，正逐渐成为汽车制造行业的主流选择。

然而，在车辆使用过程中，车轮需承受来自双轴的复杂应力与疲劳载荷，因此对铝合金车轮的疲劳性能进行准确评估显得尤为重要。

本文将通过数值模拟的方法，对铝合金车轮双轴疲劳试验进行研究，以期为车轮的设计与制造提供理论支持。

二、铝合金车轮材料与结构特性铝合金车轮因其轻量化、高强度等优点，在汽车制造领域得到广泛应用。

其材料特性包括良好的塑形、较低的密度以及较高的抗腐蚀性。

此外，铝合金车轮的结构设计也需考虑其承受双轴应力与疲劳载荷的能力。

因此，在模拟研究过程中，应充分了解并考虑铝合金车轮的材料与结构特性。

三、双轴疲劳试验数值模拟方法为了研究铝合金车轮的双轴疲劳性能，本文采用数值模拟的方法。

首先，建立铝合金车轮的三维有限元模型，并利用材料力学性能参数对模型进行校准。

其次，根据实际双轴疲劳试验的工况，设定模拟试验的边界条件与载荷。

最后，通过有限元分析软件进行数值模拟，得出铝合金车轮在双轴疲劳试验过程中的应力分布、变形及疲劳寿命等情况。

四、模拟结果分析通过对铝合金车轮双轴疲劳试验的数值模拟，我们得到了以下结果：1. 应力分布：在双轴疲劳试验过程中，铝合金车轮的应力分布呈现出明显的非均匀性。

其中，轮辐与轮盘连接处、轮盘边缘等部位的应力较大。

这些部位在长期承受双轴应力与疲劳载荷的过程中，容易出现裂纹、断裂等损伤。

2. 变形情况：在双轴疲劳试验过程中，铝合金车轮的变形主要表现为弹性变形和塑性变形。

其中，弹性变形在加载过程中可恢复，而塑性变形则会导致车轮永久性的形状变化。

在设计中应考虑这些变形对车轮性能的影响。

3. 疲劳寿命：通过数值模拟，我们可以得出铝合金车轮在不同工况下的疲劳寿命。

结果表明，铝合金车轮的疲劳寿命受多种因素影响，如材料性能、结构设计、载荷大小及频率等。

在实际设计和制造过程中，应综合考虑这些因素以提高车轮的疲劳寿命。

铝合金车轮径向疲劳试验的数值仿真
韦东来;崔振山
【期刊名称】《机械强度》
【年(卷),期】2008(30)6
【摘要】将动态接触转化成节点可相对移动的缓冲过渡层,提出径向疲劳模型中轮胎与轮辋接触问题的解决方法。

过渡层通过共用节点的方法离散成五面体单元,传递轮胎对轮辋的作用力。

由于过渡层刚度很小而且厚度小,所以对车轮刚度的影响可以忽略不计。

考虑到试验中转鼓与车轮的滚动接触切向力比较小,仅以等效的径向压力施加到轮胎上。

文中建立整个试验过程的有限元模型,通过与试验结果以及前人的成果相对比,表明分析模型是正确而有效的。

【总页数】5页(P998-1002)
【关键词】铝合金车轮;径向疲劳试验;非线性接触;数值仿真
【作者】韦东来;崔振山
【作者单位】上海交通大学国家模具CAD工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】U463.34;U461.7
【相关文献】
1.全表面车轮径向疲劳试验的数值仿真及疲劳寿命分析 [J], 宋桂秋;朱志鹏;李一鸣;王文山;张功
2.车轮径向疲劳试验有限元仿真及疲劳寿命估算 [J], 颜伟泽;郝艳华;黄致建;蒋万
标
3.铝合金车轮动态径向疲劳试验仿真分析与寿命预测 [J], 吉军;张辉;张宣妮;李艳红
4.基于弯曲和径向疲劳试验的车轮仿真分析 [J], 孙跃;孙圆
5.基于弯曲和径向疲劳试验的高强钢车轮仿真分析 [J], 张军;范体强;冯毅;田志俊;周松
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