某重型車輛車橋輪轂結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的計算機模擬

某重型車輛車橋輪轂結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的計算機模擬摘要:近年來，對重型車輛的輕量化設(shè)計要求越來越高，在滿足安全性能要求的前提下，質(zhì)量穩(wěn)定的輕量化產(chǎn)品將在競爭中更有影響力。輪轂是重卡汽車車橋上的十分重要零部件，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計使用的材料較多，質(zhì)量較大，結(jié)構(gòu)十分笨重。本文用有限元軟件ansys對某重型車輛輪轂的優(yōu)化結(jié)構(gòu)進行了有限元分析,對輪轂輕量化設(shè)計的研究提供了參考資料。引言近年來，隨著能源和原材料的日趨緊張，對重型車輛的輕量化設(shè)計要求越來越高，在滿足安全性能要求的前提下，質(zhì)量穩(wěn)定的輕量化產(chǎn)品將在競爭中更有影響力。輪轂是重卡汽車車橋上的十分重要零部件，傳統(tǒng)設(shè)計中為了保證安全性能,其設(shè)計安全系數(shù)都很高，所以結(jié)構(gòu)中使用的材料較多，質(zhì)量較大，結(jié)構(gòu)十分笨重。本文用有限元軟件ansys對某重型車輛輪轂的優(yōu)化結(jié)構(gòu)進行了有限元分析,對輪轂輕量化設(shè)計的研究提供了參考資料。1．有限元模型的建立某重型車輛輪轂原來質(zhì)量33Kg,優(yōu)化輪轂質(zhì)量為24Kg，三維模型見圖1。a優(yōu)化前b優(yōu)化后圖1輪轂的三維模型輪轂、制動鼓、輪輞網(wǎng)格采用單元Solid92，劃分網(wǎng)格后的有限元模型如圖2所示。輪輞、輪轂、制動轂的工況見表1。輪轂內(nèi)表面與參考點1通過RBE2耦合；制動轂內(nèi)表面與參考點2通過RBE2耦合；輪轂安裝半軸端蓋處于參考點3通過RBE2耦合；輪輞與輪胎接觸面與輪胎接地點通過RBE2耦合，假設(shè)輪胎半徑500mm。計算1分為4個工況，參考點1約束1-5自由度，參考點2約束6自由度，載荷施加在輪胎接地點處,具體如下表所示：表1輪轂的工況工況垂直工況側(cè)向工況制動工況Fx（N）00-60000Fy（N）200000140000100000Fz（N）0-750000圖2劃分網(wǎng)格后的有限元模型2.結(jié)果分析計算結(jié)果見圖3、圖4、圖5。不同工況下，原輪轂和優(yōu)化后輪轂計算結(jié)果的應(yīng)力對比見表2。表2不同工況原輪轂和優(yōu)化后輪轂的應(yīng)力應(yīng)力數(shù)據(jù)對比/MPa垂直工況側(cè)向工況制動工況原輪轂160.630794.3優(yōu)化輪轂172.5365113.5a原輪轂

b優(yōu)化后的輪轂圖3垂直工況a原輪轂

b優(yōu)化后的輪轂圖4側(cè)向工況a原輪轂

b優(yōu)化后的輪轂圖5制動工況通過對比可以看出，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)在不同工況下的屈服極限大大提高，因此優(yōu)化后的輪轂性能更好。參考文獻：[1]易日．使用ANSYS6.1進行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析[M]．北京：北京大學(xué)出版社，2002．[2]譚建國．使用ANSYS6.0進行有限元分析[M]．北京：北京大學(xué)出版社，2002．[3]黃克智等，板殼理論，清華大學(xué)出版社，1987年，第1版：1-5、115-117[4]王愛俊，戴祿，喬新，高速碰撞中Lagrange有限元方法及其應(yīng)用，南京航空航天大學(xué)學(xué)報，1998，30（6）：675-679[5]程建剛，王福軍等，汽車結(jié)構(gòu)耐撞性分析中的沖擊接觸算法，鄭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2002年6月，17（2）：27-30[6