車輪鋼圈疲勞分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車零部件涉及領(lǐng)域，具體涉及一種車輪鋼圈疲勞分析方法
【背景技術(shù)】
[0002] 車輪是衡量當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的重要因素，汽車使用中一系列的安全性，包 括輪胎磨損、燃油消耗及人員本身的操作方便程度都系于車輪在為汽車提供動(dòng)力時(shí)的準(zhǔn)確 度，因此車輪為整車提供質(zhì)量上的優(yōu)越程度就變得很重要。鑒于在行駛過程中隨機(jī)載荷中 主要為疲勞載荷時(shí)常作用于車輪，由于車輪出現(xiàn)損毀的主要來源是工作行駛中產(chǎn)生的彎曲 載荷，因此疲勞壽命成為車輪制造中主要研究的問題，即確保破壞與斷裂盡量不發(fā)生在車 輪的工作年限之內(nèi)?，F(xiàn)有車輪鋼圈設(shè)計(jì)大多是采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算或者參照樣機(jī)進(jìn)行，然后 通過試樣不斷對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改優(yōu)化，直到滿足工作要求為止，因此存在開發(fā)周期長(zhǎng)，成本高 的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在提供一種車輪鋼圈疲勞分析方法，該方法克服現(xiàn)有技術(shù)車輪鋼圈設(shè)計(jì) 開發(fā)周期長(zhǎng)，成本高的缺陷，具有計(jì)算精確、運(yùn)算效率高的特點(diǎn)。
[0004] 本發(fā)明技術(shù)方案如下；一種車輪鋼圈疲勞分析方法，包括W下步驟：
[0005] A、預(yù)設(shè)邊界約束條件、材料參數(shù)與工況條件，用有限元法建立被測(cè)車輪鋼圈模 型；
[0006] B、對(duì)模型施加6個(gè)方向的載荷，各方向彼此之間成60度角，建立應(yīng)力云圖，確定各 方向載荷下應(yīng)力集中點(diǎn)作為危險(xiǎn)點(diǎn)，將6個(gè)方向中的載荷條件下的最大應(yīng)力值最高的方向 作為危險(xiǎn)載荷方向；
[0007] C、測(cè)J量各云圖確定的危險(xiǎn)點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)已知的危險(xiǎn)點(diǎn)的Mises應(yīng)力、X方向應(yīng)力、Y方 向應(yīng)力W及Z方向應(yīng)力，確定最大方向應(yīng)力為危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力方向；
[0008] D、結(jié)合預(yù)設(shè)的材料參數(shù)及步驟C得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)測(cè)試區(qū)域的的疲勞壽 命N，計(jì)算出的疲勞壽命中的最小值即為被測(cè)鋼圈的最小疲勞壽命。
[0009] 所述的步驟D中，疲勞壽命N的計(jì)算式如下：
[0010]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種車輪鋼圈疲勞分析方法，其特征在于包括以下步驟： A、 預(yù)設(shè)邊界約束條件、材料參數(shù)與工況條件，用有限元法建立被測(cè)車輪鋼圈模型； B、 對(duì)模型施加6個(gè)方向的載荷，各方向彼此之間成60度角，建立應(yīng)力云圖，確定各方向 載荷下應(yīng)力集中點(diǎn)作為危險(xiǎn)點(diǎn)，將6個(gè)方向中的載荷條件下的最大應(yīng)力值最高的方向作為 危險(xiǎn)載荷方向； C、 測(cè)量各云圖確定的危險(xiǎn)點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)已知的危險(xiǎn)點(diǎn)的Mises應(yīng)力、X方向應(yīng)力、Y方向應(yīng) 力以及Z方向應(yīng)力，確定最大方向應(yīng)力為危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力方向； D、 結(jié)合預(yù)設(shè)的材料參數(shù)及步驟C得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)測(cè)試區(qū)域的的疲勞壽命N， 計(jì)算出的疲勞壽命中的最小值即為被測(cè)鋼圈的最小疲勞壽命。
2. 如權(quán)利要求1所述的車輪鋼圈疲勞分析方法，其特征在于：所述的步驟D中，疲勞壽 命N的計(jì)算式如下：
其中，Δ ε為局部應(yīng)變幅值，Of'為疲勞強(qiáng)度系數(shù)，ef'為疲勞延性系數(shù)，E為彈性模 量，b為疲勞強(qiáng)度指數(shù)，c為疲勞延性指數(shù)，σ _為最大應(yīng)力值；b'為結(jié)合了零件的表面加 工與尺寸影響后的修正疲勞強(qiáng)度指數(shù)，其值為：
其中，〇 η為對(duì)稱彎曲疲勞極限，ε為尺寸系數(shù)，β為表面系數(shù)，〇 m為平均應(yīng)力。
3. 如權(quán)利要求1所述的車輪鋼圈疲勞分析方法，其特征在于：所述經(jīng)驗(yàn)已知的危險(xiǎn)點(diǎn) 包括：鋼圈螺栓孔處、鋼圈與輪輞焊縫處、輪輻與法蘭軸連接大孔處。
【專利摘要】本發(fā)明旨在提供一種車輪鋼圈疲勞分析方法，包括以下步驟：A、預(yù)設(shè)邊界約束條件、材料參數(shù)與工況條件，用有限元法建立被測(cè)車輪鋼圈模型；B、對(duì)模型施加6個(gè)方向的載荷，建立應(yīng)力云圖，確定各方向載荷下應(yīng)力集中點(diǎn)作為危險(xiǎn)點(diǎn)，在6個(gè)方向中確定危險(xiǎn)載荷方向；C、測(cè)量各云圖確定的危險(xiǎn)點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)已知的危險(xiǎn)點(diǎn)的Mises應(yīng)力、X、Y以及Z方向應(yīng)力，確定最大方向應(yīng)力為危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力方向；D、結(jié)合預(yù)設(shè)的材料參數(shù)及步驟C得到的應(yīng)力數(shù)據(jù)計(jì)算各個(gè)測(cè)試區(qū)域的疲勞壽命N，計(jì)算出的疲勞壽命中的最小值即為被測(cè)鋼圈的最小疲勞壽命。該方法克服現(xiàn)有技術(shù)車輪鋼圈設(shè)計(jì)開發(fā)周期長(zhǎng)，成本高的缺陷，具有計(jì)算精確、運(yùn)算效率高的特點(diǎn)。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104537241
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410839673
【發(fā)明人】李健, 劉慷, 韋遼
【申請(qǐng)人】廣西科技大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日