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谈谈车轮车轮结构优化设计关键技术

收藏本文 2024-04-11 点赞:19064 浏览:84136 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着子午轮胎的普及、汽车轻量化、高速化以及当今社会对能源不足环境不足的重视,业界对轮胎的耐久性和安全性提出了更加苛刻的要求。作为各种车轮的关键部位,轮胎在行驶中各部位将经受苛刻的速度和载荷的综合作用。轮胎的有限元浅析和优化是改善轮胎设计的重要参考。而轮胎的有限元浅析涉及多重非线性不足,其中包括:材料非线性、几何非线性及轮胎与地面、轮辋与轮胎之间的接触引起的边界条件非线性。多重非线性的耦合使轮胎的有限元浅析和优化成为具有挑战性的课题。本论文以客车车轮为主要探讨对象,系统地建立了车轮有限元模型,对车轮-轮胎-地面模型进行静力浅析与疲劳寿命浅析,为结构优化设计提供一定基础,进而加深对车轮结构破坏机理的认识,为车轮寿命预测及其延寿探讨提供论述依据。本课题主要的探讨内容如下:1.轮胎有限元模型的建立建立车轮、轮胎、地面模型,在有限元软件ANSYS中模拟真实的车轮、轮胎及轮胎与地面的接触浅析。为优化车轮结构做好准备。2.运用有限元软件进行车轮、轮胎、地面有限元浅析,提取接触压力。运用提取的接触压力值绘制接触压力曲线再次对车轮进行有限元浅析。两者进行比较,用以确定模型的准确性。3.通过ANSYS建立车轮-轮胎-地面一体化浅析模型,通过模型的建立可以实现以下功能:结构强度浅析——通过车轮-轮胎-地面模型的接触压力的提取结合轮胎内部气压载荷作用对单独的车轮进行有限元浅析,找出应力最大值点即危险点的具体位置;疲劳寿命浅析——浅析车轮的疲劳寿命,并与名义应力法计算出的疲劳寿命进行比较;综上所述,本课题对车轮轮胎结构、车轮-轮胎-地面模型、车轮结构应力浅析、疲劳寿命估算等方面进行了探讨。浅析结果表明建立车轮-轮胎-地面模型提取接触压力对车轮进行有限元浅析的可行性。对今后车轮结构进行优化设计的探讨具有重要的现实作用。关键词:车轮论文有限元论文接触浅析论文疲劳寿命论文优化设计论文

    摘要3-5

    Abstract5-10

    第1章 绪论10-18

    1.1 建立轮胎模型作为车轮边界条件的作用10

    1.2 国内外探讨的近况及进展走势10-15

    1.2.1 车轮的探讨近况及进展走势10-11

    1.2.2 轮胎的探讨近况及进展走势11-15

    1.3 探讨内容与革新点15-18

    1.3.1 探讨内容15-16

    1.3.2 课题的革新点16-18

    第2章 论述基础与软件介绍18-26

    2.1 有限元法原理与 ANSYS 软件18-25

    2.1.1 有限元法概述18

    2.1.2 弹性力学基本方程18-20

    2.1.3 结构有限元浅析历程20-21

    2.1.4 轮胎本构联系21-22

    2.1.5 接触论述的有限元法22-25

    2.1.6 ANSYS 软件介绍25

    2.2 本章小结25-26

    第3章 轮胎-车轮-地面有限元模型的建立26-58

    3.1 轮胎有限元模型概述26

    3.2 轮胎的材料模型26-32

    3.2.1 轮胎带束层复合材料模型26

    3.2.2 轮胎橡胶材料模型26-27

    3.2.3 轮胎-地面接触模型27

    3.2.4 轮胎有限元模型材料参数值的确定27-32

    3.3 轮胎-车轮-地面有限元模型建模策略32-33

    3.3.1 轮胎-车轮-地面有限元模型的建模策略32-33

    3.3.2 轮胎与车轮接触浅析设置33

    3.4 基于 ANSYS 软件车轮-轮胎-地面有限元模型边界条件的确定33-40

    3.4.1 有限元模型的边界条件的确定33-36

    3.4.2 载荷条件36-38

    3.4.3 接触刚度的选择38-39

    3.4.4 接触面的相互作用模型的选择39-40

    3.5 有限元模型接触压力的浅析与提取40-55

    3.6 论述上车轮模型载荷的计算策略及最终结果55-56

    3.7 本章小结56-58

    第4章 基于 ANSYS 的车轮径向疲劳试验仿真58-78

    4.1 车轮参数化有限元模型的建立58-65

    4.1.1 ANSYS 参数化有限元建模概述58-59

    4.1.2 确定车轮特点参数59-60

    4.1.3 车轮参数化几何建模60-61

    4.1.4 ANSYS 中建立车轮参数化有限元模型61-65

    4.2 车轮有限元计算及结果浅析65-69

    4.2.1 车轮有限元计算65

    4.2.2 结果浅析65-67

    4.2.3 车轮径向疲劳试验介绍67-68

    4.2.4 车轮径向疲劳试验结果68-69

    4.3 车轮疲劳寿命估算69-76

    4.3.1 运用名义应力法对车轮进行疲劳寿命估算步骤70

    4.3.2 车轮材料的修正 S-N 曲线的确定70-73

    4.3.3 运用 ANSYS12.0 软件浅析数值估算车轮疲劳寿命73-75

    4.3.4 运用 ANSYS 软件疲劳模块浅析车轮疲劳寿命75-76

    4.3.5 与车轮径向疲劳试验结果进行比较76

    4.4 本章小结76-78

    第5章 总结与展望78-80

    5.1 全文总结78

    5.2 后续工作的展望78-80

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