【正文】 能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點處。：有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組。聯(lián)立方程組的求解可用直接法、迭代法和隨機法。求解結(jié)果是單元結(jié)點處狀態(tài)變量的近似值。對于計算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計準(zhǔn)則提供的允許值比較來評價并確定是否需要重復(fù)計算。簡言之，有限元分析可分成三個階段，前置處理、計算求解和后置處理。前置處理是建立有限元模型，完成單元網(wǎng)格劃分；后置處理則是采集處理分析結(jié)果，使用戶能簡便提取信息，了解計算結(jié)果。 汽車輪轂的介紹輪轂是輪胎內(nèi)廓支撐輪胎的圓桶形的、中心是裝在軸上的部件。 輪轂的組成與參數(shù)1. 輪輞：與輪胎裝配配合，支撐輪胎的車輪部分。2. 輪輻：與車軸輪轂實施安裝連接，支撐輪輞的車輪部分。3. 輪緣：保持并支撐輪胎方向的輪輞部分。4. 胎圈座：與輪胎圈接觸，支撐維持輪胎半徑方向的輪輞部分。5. 槽底：為方便輪胎裝拆，在輪輞上留有一定深度和寬度的凹坑。6. 氣門孔：安裝輪胎氣門嘴的孔。輪轂的基本尺寸包括以下幾個：尺寸、寬度、pcd與孔位、偏距和中心孔。尺寸輪轂尺寸其實就是輪轂的直徑，我們經(jīng)常能聽到人們說的15寸輪轂、16寸輪轂這樣的說法，其中的116寸指的就是輪轂的尺寸（直徑）。一般在轎車上，輪轂尺寸大，輪胎扁平比高的話，在視覺上可以起到很好的張力效果，而且在車輛操控的穩(wěn)定性方面也會有所增加，但是隨之而來的就是油耗增加這樣的附加問題。寬度輪轂寬度又俗稱為J值，輪轂的寬度直接影響到輪胎的選擇，同樣尺寸的輪胎，J值不同，選擇的輪胎扁平比和寬度也就不同。PCD與孔位PCD的專業(yè)名稱叫節(jié)圓直徑，是指輪轂中央的固定螺栓間的直徑，一般的輪轂大多孔位是5顆螺栓和4顆螺栓，而螺栓的距離卻也各有不同，所以我們經(jīng)?？梢月牭?X103，5X112這樣的叫法，，孔位5顆螺栓。在選擇輪轂的時候，PCD是最重要的參數(shù)之一，為了安全和穩(wěn)定性的考慮，最好還是選擇PCD與原車一致的輪轂來進(jìn)行升級改造。圖41 輪轂中心孔和孔距的原理圖偏距英文是Offset，俗稱ET值，輪轂螺栓固定面與幾何中心線（輪轂橫剖面中心線）之間的距離，說得簡單些就是輪轂中間螺絲固定座與整個輪圈中心點的差值，通俗點說就是輪轂改裝之后是向內(nèi)縮進(jìn)還是向外凸出。對一般轎車而言，ET值為正，對少數(shù)車輛和一些吉普車而言為負(fù)。比如一臺車的偏距值為40，若是換上了ET45的輪轂，在視覺上就會比原廠的輪轂更縮入輪拱內(nèi)。當(dāng)然，ET值不僅僅影響到視覺上的變化，它還會與車輛的轉(zhuǎn)向特性、車輪定位角度都有關(guān)系，差距過大的偏距值可能導(dǎo)致輪胎不正常磨耗，軸承易磨損，甚至根本無法正常安裝（剎車系統(tǒng)與輪轂相互摩擦無法正常轉(zhuǎn)動），而大多數(shù)情況下，同一個品牌的同一款樣式的輪轂會提供不同ET值可以選擇，改裝之前要考慮綜合因素，最保險的情況是在不改裝剎車系統(tǒng)的前提下，保持改裝輪轂的ET值與原廠ET值相同。圖42 輪轂偏距原理圖中心孔中心孔是用來與車輛固定連接的部分，就是輪轂中心與輪轂同心圓的位置， 這里的直徑尺寸影響到我們安裝輪轂是否可以確保輪圈幾何中心可以和輪轂幾何中心吻合。 有限元分析汽車輪轂的有限元分析需要汽車輪轂本身的參數(shù)，本次對起亞K5汽車輪轂進(jìn)行有限元分析。有限元分析三個步驟：前處理、計算求解、后處理。前處理需要創(chuàng)建或輸入幾何模型、對幾何模型劃分網(wǎng)格。在這個過程中可以用Autodesk Inventor軟件本身建立。完成后，對這個模型施加載荷，進(jìn)行求解。最后是結(jié)果評價、檢查它的正確性。起亞K5輪轂的有限元分析過程： 起亞K5輪轂建模根據(jù)以下汽車輪轂參數(shù)，運用Autodesk Inventor軟件進(jìn)行輪轂建模。表43 起亞K5輪轂的原型參數(shù)參數(shù)數(shù)據(jù)尺寸18英寸寬度偏距46pcd5*中心孔厚度/ 輪轂有限元分析過程1．模型建立完后，進(jìn)入應(yīng)力分析選項，進(jìn)行相關(guān)的設(shè)定。 圖43 創(chuàng)建應(yīng)力分析2．從材料庫中選擇輪轂的對應(yīng)材料。圖44 輪轂材料選擇圖45 應(yīng)力的施加。圖46 約束施加。圖47 輪轂的計算 輪轂有限元分析的結(jié)果起亞K5輪轂斷裂的圖像圖48 起亞K5輪轂斷裂圖上述步驟完成后，對K5輪轂進(jìn)行計算求解，得出以下的輪轂應(yīng)力云圖圖49 起亞K5輪轂有限元分析圖 輪轂的失效分析與改進(jìn)設(shè)計汽車輪轂在長時間的高速行駛過程中，會產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，如果汽車輪轂的厚度不達(dá)標(biāo)，很可能在到達(dá)極限值之前，汽車輪轂會提前發(fā)生斷裂。同時在高速行駛過程中，會有許多雜質(zhì)沾染到汽車輪轂表面或者凹槽當(dāng)中，致使汽車輪轂?zāi)p嚴(yán)重。 厚度對輪轂失效的影響汽車輪轂在高速運轉(zhuǎn)過程中，會產(chǎn)生相應(yīng)的疲勞應(yīng)力，經(jīng)過一段時間后，會達(dá)到輪轂所能承受的極限，這時輪轂會發(fā)生疲勞斷裂。在這個過程中，汽車輪轂的厚度起了非常重要的作用。汽車輪轂的厚度比較薄，那么輪轂會提前發(fā)生斷裂，致使車輛報廢。比如一位起亞k5汽車的車主，在一次開車過程中，路過小水坑時，輪轂突然發(fā)生斷裂，輪胎被劃傷，車輛當(dāng)場報廢。，并不符合標(biāo)準(zhǔn)。 雜質(zhì)對輪轂失效的影響輪轂是直接支撐輪胎，輪轂的磨損直接影響了整個輪胎的性能。輪胎在運轉(zhuǎn)工作中，會有許多雜質(zhì)進(jìn)入到輪轂的凹槽中，長時間的摩擦后，整個輪胎會直接報廢，不能使用。保持輪轂的清潔是減少輪轂?zāi)p的主要方法。 輪轂的改進(jìn)設(shè)計根據(jù)上述數(shù)據(jù)可以得知，輪輞的中部和輪輻外部（遠(yuǎn)離中心孔）這兩個部分地應(yīng)力顯示最大，可以對起亞K5輪轂的這些進(jìn)行適當(dāng)?shù)募雍?，來防止輪轂的突然斷裂。結(jié)論為了提高汽車零部件的可靠性，提出了零部件的幾種失效模式和可靠性設(shè)計方法。利用Autodesk Inventor的有限元分析模塊對起亞K5輪轂進(jìn)行分析，計算得出了整個輪轂應(yīng)力云圖，從圖中可以看出離中心孔越近的部分應(yīng)力越大。如果這部分的厚度不達(dá)標(biāo)，就會出現(xiàn)輪轂在行駛時會發(fā)生輪轂突然斷裂的現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)[1] 畢常青,楊開英,[J].計算機應(yīng)用研究,1994,(04):20～22.[2] [J].汽車研究與開發(fā),2001(03).[3] 吳敬梓，顧海澄，[J].汽車工程,1989(01).[4] 鑄鐵加工處理工藝與質(zhì)量檢測、失效分析技術(shù)及金相圖譜實用手冊[M]..[5] 繆炳榮,陽光武,肖守訥,[J].西南交通大學(xué)牽引動力國家重點實驗室機車車輛研究，2005.[6] 牟致忠,機械可靠性——理論 方法 應(yīng)用[M],機械工業(yè)出版社:728.[7] 張義民,聞邦椿,林逸,史文庫,[J],（06）.[8] 孫維連,陳再良,[J].[9] 吳敬梓,顧海澄,[J].[10] [J],(07).[11] [J]時代教育,2011,(09).[12] [J]工程科學(xué),2004,(03).[13] 劉高航,劉光明. 工程材料與結(jié)構(gòu)的失效及失效分析[J].[14] 龍建云,[J],(02).[15] 周森,張曉毅,何曉聰,竇煒,[J],(12）.[16] 張鵬偉,發(fā)動機機體疲勞可靠性模擬試驗基礎(chǔ)問題研究[J].[17] 舒小平,[J],（03）.[18]崔玉蓮,國內(nèi)外機械產(chǎn)品典型可靠性設(shè)計方法評述[J].(05).[19] amp。,[J] Engineering Failure Analysis,2001,Vol(4).[20] Yang Yuanfan[J].Energy Procedia,2012,.