一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法技术

本发明专利技术涉及一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法，通过有限元分析法对钢轮进行应力分析，进而确定应力集中区域及其以及钢轮滚动一圈的应力幅，同时通过拉升试验和硬度测试确定钢轮材料机械性能，最后根据实测所得的材料极限强度和金属材料遵循的应力

【技术实现步骤摘要】
一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法


[0001]本专利技术涉及钢轮疲劳寿命分析
，具体是一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法。

技术介绍

[0002]钢轮是汽车轮胎组件的基本结构元件之一，它连接车身和轮胎，带动车轮转动，传递垂向和横向轮胎力至车桥。因为它们在车辆悬架中位置和作用，所以有必要确保该组件在设计工况下的耐久性能。
[0003]目前，项目前期对于钢轮研发、设计多依据项目经验或参照标杆车型，然后进行物理台架试验。项目研发初期难以结合数字样车对钢轮的耐久寿命进行合理分析评估，这使得前期钢轮的研发具有一定的盲目性。如果项目前期钢轮开发遇到市场上没有规格的钢圈，就会大大降低后期物理台架试验自信度，出现失效时也必定严重影响项目开进程。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法。
[0005]本专利技术所采取的技术方案是：
[0006]一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法，包括以下步骤：
[0007]S1.基于Hypermesh软件创建有限元计算模型，并确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.基于Hypermesh软件创建有限元计算模型，并确立待测车辆的钢轮疲劳寿命要求；S2.将待测车辆的整车参数输入到步骤S1中创建的有限元计算模型中，获取钢轮的径向载荷和约束；S3.根据步骤S2中获取的钢轮径向载荷和约束，计算得到钢轮表面在单周载荷循环中的应力幅；S4.通过常规的拉升试验和硬度测试方法确定钢轮材料机械性能，得到钢轮材料的应力
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疲劳寿命S
‑
N关系曲线，结合步骤S3中所得钢轮表面在单周载荷循环中的应力幅，计算得到待测车辆钢轮的最小疲劳寿命；S5.将步骤S4中所得待测车辆钢轮的最小疲劳寿命，与步骤S1中确立的疲劳寿命要求进行比对；若结果不满足要求，则根据分析结果优化钢轮结构后，返回步骤S1重新计算钢轮最小疲劳寿命，否则执行步骤S6；S6.结束。2.根据权利要求1所述的一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法，其特征在于，步骤S1中所述有限元计算模型的创建过程如下：在Hypermesh软件中将工作环境切换为ABAQUS，导入待测车辆的stp或者其他类型的CAD模型，车辆的轮辐及轮辋均采用5mm尺寸单元，单元类型为实体单元C3D10M，在划分实体网格之后，再包一层壳单元网格用于提取单元表面应力，所述壳单元网格类型为三角形。3.根据权利要求1所述的一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法，其特征在于，步骤S2中所述钢轮的径向载荷和约束的计算方法为：根据国家标准中对商用车车轮的性能要求和试验方法确定待测车辆钢轮的径向载荷，径向载荷的计算公式如下：F
r
＝F
v
K其中，F
r
——钢轮最大垂向载荷或钢轮的额定负荷；K——强化系数，取值范围[1.0，1.25]。4.根据权利要求1所述的一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法，其特征在于，步骤S3中所述钢轮表面在单周载荷循环中的应力幅计算过程如下：S31.计算钢轮在单周载荷下的峰值力由于轮辋外侧受到胎压作用，整个轮辋表面在载荷循环过程中环形方向作用的合力为零，因此整个载荷的作用体现为轮辋传递的径向力；而载荷是通过轮辋与胎座的接触部位来传递，其载荷值大小满足公式；其中，W0——载荷块的峰值力；W——轮辋在某个受力角度下的载荷值；θ0——受力角度；对上述公式作进一步变换可得到：
故有其中：b——载荷块加载宽度，r
b
——载荷距离轮心距离，A——载荷块加载面积；S32.根据步骤S31中获取的钢轮在单周载荷下的峰值力大小，在有限元计算模型中约束轮辐与轮毂的安装端面，并建立局部椭圆坐标系，以径向为轮辋半径方向，周向为轮辋的周向，每隔θ0角度加载一次；S33.提取钢轮表面壳单元网格应力云图，进而确定应力集中区域及其以及钢轮滚动一圈的应力幅。5.根据权利要求1所述的一种商用车钢轮疲劳寿命分析方法，其特征在于，步骤S4中所述计算得到待测车辆钢轮的最小疲劳寿命，步骤如下：S41.通过常规的拉升试验和硬度测试方法确定钢轮材料机械性能，以横坐标为疲劳寿命，纵坐标为应力，得到钢轮材料的应力
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疲劳寿命S
‑
N关系曲线表达式；S42.根据步骤S41中所得钢轮材料的极限强度S
u

【专利技术属性】
技术研发人员：梅秋武，段龙杨，黄晖，邱星，邱祖峰，王宇航，
申请(专利权)人：江铃汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：