汽車鋼制車輪的沖擊性能仿真與輕量化研究.pdf

1、車輪是整車行駛部分的主要承載件,它要承受車輛本身自重載荷和行駛過程中各種動態(tài)載荷所產生的不規(guī)則應力的考驗,因此車輪的性能已經成為衡量整車質量的重要指標之一。沖擊試驗表征的是車輪在過減速帶或道路凹坑、受道牙和石塊沖擊等突發(fā)惡劣工況下的行駛性能,這些突發(fā)惡劣工況很容易造成車輪的瞬間破壞失效。為了減短設計周期、節(jié)約成本,車輪設計越來越多地運用有限元方法進行車輪性能試驗的仿真分析,所以如何提高車輪沖擊性能仿真精度已經成為業(yè)界研究的關注點。

2、>　　本文研究鋼制輪轂在準靜態(tài)和高應變率下的力學性能,建立材料考慮多種應變率的本構模型,建立13°和90°沖擊工況下詳細的輪胎和鋼制車輪有限元模型,結合沖擊物理試驗對比驗證仿真模型的有效性,并利用近似模型的方法對鋼制車輪輪輞進行輕量化研究,為鋼制車輪沖擊性能仿真分析與輕量化設計提供借鑒。
　　本文的主要研究內容和結論如下:
　　(1)對輪輞用鋼和輪輻用鋼進行準靜態(tài)和動態(tài)下的拉伸力學性能實驗,得到了輪輞輪輻材料在準靜態(tài)和高應變

3、率下的真實應力應變曲線,分析了應變率對輪輞輪輻材料力學性能的影響。根據輪輞材料準靜態(tài)和三種應變率下的真實應力應變曲線,采用廣義 Cowper-Symonds模型,建立了考慮多種應變率的輪轂材料本構方程,并利用本構方程對應變率200s-1下的輪輞材料應力應變曲線進行預測,驗證了本構模型的有效性。
　　(2)建立包括輪胎模型、輪轂模型和沖擊塊模型在內的完整鋼制車輪沖擊模型,基于輪轂材料考慮多種應變率的本構模型,在13°和90°兩種沖擊

4、工況下對鋼制車輪沖擊性能分別進行仿真分析,同時進行沖擊物理試驗,對比分析沖擊仿真結果和試驗結果,驗證了兩種工況下鋼制車輪沖擊模型的正確性,提出了一套基于沖擊性能的鋼制車輪仿真分析方法與流程。
　　(3)采用拉丁超立方試驗設計方法和支持向量回歸方法建立鋼制車輪各項沖擊性能指標的近似模型,采用均方根誤差和確定性系數驗證了該近似模型具有良好的整體預測精度;利用近似模型求解鋼制輪輞輕量化最優(yōu)解;對輕量化最優(yōu)解進行適當的工程修正,對比輕量化