汽車用鋁合金車輪低壓鑄造過程的數(shù)值模擬及其疲勞性能分析.pdf

1、鑄造過程計算機模擬與仿真同結構有限元分析技術是信息科學、材料科學、工程力學及計算機圖形學等各種學科的交叉科學，是先進制造科學的重要前沿領域。針對傳統(tǒng)憑借經(jīng)驗設計制造車輪的過程中存在設計造型盲目性大、鑄件成品率低、檢測周期長的問題，本論文采用了計算機輔助造型技術及有限元分析方法，研究了車輪從初始造型設計到鑄件生產(chǎn)過程數(shù)值模擬，最后到產(chǎn)品結構疲勞性能分析的全過程，這樣能夠迅速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設計和生產(chǎn)中存在的問題，通過優(yōu)化設計，提高產(chǎn)品成品率同時改

2、善結構薄弱環(huán)節(jié)以縮短開發(fā)周期、降低成本，主要研究內容如下： 1、詳細分析了車輪造型設計的組成要素，考慮了車輪造型設計中所涉及的各種要求和標準，并通過三維造型技術對車輪實體建模，在此基礎上歸納總結了現(xiàn)代CAD建模技術的特點。 2、結合SU0011車輪的開發(fā)和制造要求，對其實際低壓鑄造過程進行了數(shù)值模擬，計算了車輪充型和凝固過程中的流場和溫度場，預測了縮孔、縮松等缺陷，并就缺陷產(chǎn)生原因進行了分析，然后提出改進方案，優(yōu)化了產(chǎn)品

3、制造工藝，滿足高鑄造成品率的實際生產(chǎn)要求。 3、針對結構優(yōu)化設計過程中忽略的殘余應力問題進行了分析，計算了車輪鑄件的鑄造殘余應力，通過開發(fā)的接口程序將車輪的有限元網(wǎng)格信息和殘余應力信息輸入到ANSYS中，利用ANSYS的結構分析模塊對車輪進行了加載計算，模擬了含有鑄造殘余應力的車輪在裝車后形成的初始應力現(xiàn)象。這樣的分析更符合鑄件的實際生產(chǎn)情況，對后續(xù)的工作具有指導性意義。 4、對鋁合金車輪的彎曲疲勞強度試驗進行了數(shù)值模擬

4、，根據(jù)實際工況建立起車輪的有限元模型，在考慮鑄造殘余應力的基礎上研究了螺栓預緊力、旋轉離心力和試驗彎矩對車輪結構強度的影響以及車輪結構的應力應變分布規(guī)律。同時，利用動態(tài)應變儀采集危險點的應力信號分析實際應力分布狀態(tài)，結果表明：計算值與實測值間誤差只有4％，有限元計算結果準確可靠，車輪結構能夠滿足強度的使用要求，利用有限元技術從結構使用強度上證明了車輪設計的合理性，同時對車輪結構的薄弱環(huán)節(jié)提出了修改方案，對車輪結構進行優(yōu)化設計，做到節(jié)省材