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(chǎn)生的不規(guī)則應(yīng)力的考驗,因此車輪的性能已經(jīng)成為衡量整車質(zhì)量的重要指標(biāo)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(shè)計周期、節(jié)約成本,車輪設(shè)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(jīng)成為業(yè)界研究的關(guān)注點。

2、>　　本文研究鋼制輪轂在準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率下的力學(xué)性能,建立材料考慮多種應(yīng)變率的本構(gòu)模型,建立13°和90°沖擊工況下詳細(xì)的輪胎和鋼制車輪有限元模型,結(jié)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(shè)計提供借鑒。
　　本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)對輪輞用鋼和輪輻用鋼進行準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)下的拉伸力學(xué)性能實驗,得到了輪輞輪輻材料在準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變

3、率下的真實應(yīng)力應(yīng)變曲線,分析了應(yīng)變率對輪輞輪輻材料力學(xué)性能的影響。根據(jù)輪輞材料準(zhǔn)靜態(tài)和三種應(yīng)變率下的真實應(yīng)力應(yīng)變曲線,采用廣義 Cowper-Symonds模型,建立了考慮多種應(yīng)變率的輪轂材料本構(gòu)方程,并利用本構(gòu)方程對應(yīng)變率200s-1下的輪輞材料應(yīng)力應(yīng)變曲線進行預(yù)測,驗證了本構(gòu)模型的有效性。
　　(2)建立包括輪胎模型、輪轂?zāi)Ｐ秃蜎_擊塊模型在內(nèi)的完整鋼制車輪沖擊模型,基于輪轂材料考慮多種應(yīng)變率的本構(gòu)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(jié)果和試驗結(jié)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(shè)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(biāo)的近似模型,采用均方根誤差和確定性系數(shù)驗證了該近似模型具有良好的整體預(yù)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(dāng)?shù)墓こ绦拚?對比輕量化