汽車鋼圈的疲勞壽命分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、目前在汽車鋼制輪轂產(chǎn)品的設(shè)計過程中,對鋼圈的失效機(jī)理缺乏深入的了解,對鋼圈的使用壽命也不能準(zhǔn)確預(yù)測。在產(chǎn)品的設(shè)計過程中,以往均采用根據(jù)經(jīng)驗和類比的方法。但該類方法過于保守,勢必造成材料的浪費,對高速行駛的機(jī)動車輛,也加大其自身重量,增大油耗。采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化的措施對汽車鋼圈進(jìn)行優(yōu)化也是另外一種方法,但由于設(shè)計參數(shù)的離散性和優(yōu)化理論的差異,同時缺乏必要的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證,其研究結(jié)果通常具有很大離散性,在實際應(yīng)用中也存在巨大的安全隱患。

2、　　 因此在設(shè)計階段,有必要對汽車鋼制輪轂的失效機(jī)理進(jìn)行深入分析,較準(zhǔn)確地預(yù)測其使用壽命,為合理地制訂汽車鋼圈定期檢測周期,更換存在安全隱患的汽車鋼圈提供參考數(shù)據(jù)?；诖?本文針對鋼圈產(chǎn)品的使用工況進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,對提高鋼圈產(chǎn)品的使用壽命和可靠性,具有重要的實際意義。
　　 本文分析了汽車鋼圈的主要載荷形式和失效形式,汽車鋼圈在工作時受到的是循環(huán)動載荷,因而疲勞破壞是鋼圈的主要破壞形式。鋼圈的載荷主要為徑向和橫向載荷,其中

3、橫向載荷是造成疲勞破壞的主要因為。運用有限元分析軟件(ANSYS)對汽車鋼圈進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,對汽車使用壽命進(jìn)行了預(yù)測,運用前人已有的疲勞研究的成果,結(jié)合目前先進(jìn)的虛擬仿真設(shè)計方法,主要針對鋼圈的橫向載荷產(chǎn)生的彎曲疲勞破壞,對汽車鋼圈進(jìn)行了壽命預(yù)測。運用優(yōu)化理論,從提高汽車鋼圈的可靠性和使用壽命角度出發(fā),對汽車鋼圈進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。為了驗證本文計算結(jié)果的可靠性,使用動態(tài)彎曲疲勞試驗機(jī),對某型工程系列鋼圈進(jìn)行了疲勞實驗,很好的驗證了本文研究成