【正文】 徑向載荷疲勞試驗(yàn)的有限元分析模型中必須考慮充氣壓力的影響，因此，本文接下來(lái)的分析中在考慮徑向載荷作用的同時(shí)，將考慮充氣壓力的作用。由于所設(shè)一計(jì)的鋁合金汽車輪輞的結(jié)構(gòu)不均勻，模型中不同區(qū)域的厚度不一樣，且存在較多曲面，不適宜用一階單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 網(wǎng)格疏密是指模型結(jié)構(gòu)中不同部位的網(wǎng)格大小不同，劃分原則為 :在計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較大的部位，將網(wǎng)格劃分地較密集些 。因此，移除半徑小于 5mm 的倒圓角。車輪徑向疲勞試驗(yàn)標(biāo)華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 鳳舞汽車輪轂的徑向疲勞分析 20 準(zhǔn)要求車輪在試驗(yàn)載荷下經(jīng)歷規(guī)定的疲勞循環(huán)次數(shù)后，不能有侵入車輪斷面的可見裂紋等破壞現(xiàn)象出現(xiàn)，車輪應(yīng)能夠繼續(xù)承受汽車負(fù)荷并且保持規(guī)定的氣壓。對(duì)理想化模型文件的修改不會(huì)產(chǎn)生對(duì)主模型的修改，理想化模型文件只是主模型的一個(gè)相關(guān)復(fù)制。對(duì)汽車輪轂進(jìn)行有限元分析，可以提前確定強(qiáng)度和預(yù)測(cè)疲勞壽命，有助于減少試驗(yàn)次數(shù)和降低成本。 輪轂的強(qiáng)度和剛度與乘車人的安全和車輛的性能息息相關(guān)。 圖 鳳舞汽車輪轂的三維實(shí)體造型 華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 鳳舞汽車輪轂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 本章小結(jié) 本章先是介紹了“鳳舞”鋁合金輪轂 CAD 圖的設(shè)計(jì)過(guò)程。 輪轂主體部分的 二維 圖如圖 所示。偏位值有三種，當(dāng)安裝面凸向輪圈內(nèi)部，此時(shí)偏位值為負(fù)數(shù)，叫負(fù)偏位值 。 輪輻是輪轂上影響輪轂整體重量和強(qiáng)度的重要部分，由于其形狀和尺寸沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，所以成為輪轂設(shè)計(jì)的主要部分。 表 胎圈座組合表 華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 鳳舞汽車輪轂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 組合狀態(tài) 內(nèi)側(cè) 外側(cè) 標(biāo)準(zhǔn)（適用正向輪輞 ） 圓峰 平峰 選用（適用反向輪輞） 平 峰 圓峰 選用 圓峰 圓峰（凸峰圓角 R4 取 3～6mm） 輪輞扁平凸峰輪廓參考尺寸見表 。這種輪輞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度較大，且質(zhì)量較小，常用于轎車和小型越野車上。兩件式的輪轂是由內(nèi)件和外件通過(guò)焊接或者機(jī)械連接等方式組合而成。輪轂的主要作用有 【 34】 ： (l)支撐整車重量 。 (2)建模方式靈活。 NX 建立在為客戶提供無(wú)與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決方案可以全面地改善設(shè)計(jì)過(guò)程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間。 UG 從 CAM 發(fā)展而來(lái)。 （ 3）、分析單元的力學(xué)性能 ① 由幾何方程，從（ ）式導(dǎo)出用結(jié)點(diǎn)位移表示的單元應(yīng)變?yōu)? eB }]{[}{ ?? ? （ ） 式中， ][B 為單元應(yīng)變矩陣。 （ 2）、幾何方程是應(yīng)變分量與位移分量的關(guān)系式，其方程式為： 華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 理論基礎(chǔ)與軟件介紹 8 xyzxyyzzxuxvywzvuxywvyzuwzx???????????????? ?????? ?????? ????????? ??? ?????? ??? ??? () 其中 u 、 v 、 w 分別是 x 、 y 、 z 方向的位移函數(shù)。從數(shù)學(xué)角度提出了有限元法的基本觀點(diǎn)。 研究?jī)?nèi)容 研究?jī)?nèi)容 本課題的主要研究?jī)?nèi)容為： 華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 緒論 6 （ 1）查閱輪轂的相關(guān)知識(shí)，結(jié)合中國(guó)元素 繪制 “鳳舞”的 CAD 工程圖； （ 2）運(yùn)用 UG，完成車輪輪轂的幾何模型，建立輪轂?zāi)Ｐ停? （ 3）完成車輪 徑向 疲勞試驗(yàn)仿真和彎曲疲勞試驗(yàn)仿真 ， 研究在徑 向疲勞載荷和彎曲疲勞載荷下的應(yīng)力狀態(tài)及位移量狀態(tài)； （ 4）完成結(jié)果分析； . 課題創(chuàng)新點(diǎn) 本課題在研究中的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有： （ 1） 采用施加扇形載荷的方法，分析輪轂的受力的變化情況。有限單元法除了廣泛應(yīng)用于汽車結(jié) 構(gòu)分析外，還可應(yīng)用于車身內(nèi)的聲學(xué)設(shè)計(jì)、汽車的空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算、汽車碰撞和被動(dòng)安全性計(jì)算等。汽車的結(jié)構(gòu)由于其本身結(jié)構(gòu)形狀的多樣，復(fù)雜性以及載荷系統(tǒng)的惡劣復(fù)雜性使以往采用經(jīng)典力學(xué)華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 緒論 5 的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)往往帶有局限性．在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，汽車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 20xx 年 在 Engineering Failure Analysis 上發(fā)表的論文中以某型號(hào)客車車輪為研究對(duì)象 ，模擬彎曲疲勞試驗(yàn)時(shí)車輪所受的載荷及約束情況，運(yùn)用有限元分析軟件分析了車輪在疲勞試驗(yàn)中出現(xiàn)的最大應(yīng)力值以及危險(xiǎn)應(yīng)力點(diǎn)的位置，并與車輪彎曲疲勞試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證該分析的可靠性 【 17】 。雖然這些方法均真實(shí)可靠，但是只能對(duì)已生 產(chǎn)出來(lái)的的車輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究分析，而且得不到車輪整體應(yīng)力分布規(guī)律，無(wú)法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入細(xì)致的研究，因此不能實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段就對(duì)車輪結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，不能解決車輪設(shè)計(jì)中遇到的問題 【 10】 ~【 13】 。對(duì)提高中國(guó)輪轂造型的本土化設(shè)計(jì)水平，拓展中國(guó)汽車輪轂的國(guó)際市場(chǎng)具有重要意義和影響 【 7】 。 盡管我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅速，但與工業(yè)化的汽車強(qiáng)國(guó)相比還存在不少差距，其中之一便是汽車用材與國(guó)外存在一定差距，汽車鋁化率還比較低，以轎車最為突出，一般轎車單車耗鋁量?jī)H為 4050kg 左右，隨著世界汽車輕量化進(jìn)程的加快，特別是加入 WTO 后，汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)國(guó)際化日趨激烈，汽車的節(jié)能化、輕量化成華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 緒論 3 為我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的必要趨勢(shì)。而在降低能耗的一個(gè)關(guān)鍵因素就取決于汽車自身的重量，降低汽車自重一般采用兩種方法，一是在提高材料強(qiáng)度和可靠性的基 礎(chǔ)上，利用有限元分析法使汽車結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，使零部件合理化、薄壁化、中空化、小型化等 。此后不久，隨著輪胎工藝的發(fā)展，我們非常熟悉的鋼（鐵）車輪出現(xiàn)了，后來(lái)愛美的人們發(fā)明了一個(gè)東西叫車輪蓋，一般用塑料制成，蓋在鋼車輪外層。 科技的不斷進(jìn)步，車輪形式呈多樣化發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越注重汽車的外觀、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，這就使得汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，同時(shí)給汽車生產(chǎn)商提出越來(lái)越多的要求，車輪作為汽車上的主要零部件也需要不斷地提高性能。 using UG threedimensional modeling and finite element analysis technology to analyze the structure, conducting simulation experiments in order to design the car the integration of style and structure with Chinese characteristics,. The main subject of research topics are as follows: 1. Analog wheel radial fatigue tests to determine the appropriate load and boundary conditions . 2. Analog wheel bending fatigue test to determine the appropriate load and boundary conditions. In summary, the wheel shape structure design and stress analysis of the structure, the subject of study for the design of the wheels with Chinese characteristics and provides a basis to test its performance. Keywords : Chinese elements UG Finite element Fatigue Simulation 華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 目錄 1 目 錄 第一章 緒論 ......................................................... 1 課題的研究目的和意義 ........................................ 1 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .................................. 2 研究?jī)?nèi)容 .................................................... 5 研究?jī)?nèi)容 .............................................. 5 . 課題創(chuàng)新點(diǎn) ........................................... 6 第二章 理論基礎(chǔ)與軟件介紹 .......................................... 7 有限元法原理 ................................................ 7 有限元法概述 .......................................... 7 彈性力學(xué)基本方程 ...................................... 7 結(jié)構(gòu)有限元分析過(guò)程 .................................... 8 UG NX 軟件簡(jiǎn)介 ............................................. 10 本章小結(jié) ................................................... 11