考虑材料非线性和辐辋过盈装配的车轮径向疲劳特性研究

首先建立了汽车钢制车轮的三维有限元模型,考虑材料非线性和轮辐与轮辋间过盈装配的影响,通过仿真计算得到其在径向载荷作用下的应力分布.接着采用以偏应力张量第三不变量来判断材料塑性变形拉压类型的方法进行车轮应力分析.,并根据危险区域的Mises应力值计算车轮疲劳寿命.最后,对上述仿真和计算结果进行了试验验证,结果表明了有限元模型和分析方法的正确性,为车轮结构的进一步轻量化设计奠定基础.     

FSAE赛车车轮设计及静强度仿真分析

文章以Wonder7号铝合金车轮为研究对象,在CATIA软件中建立赛车车轮的三维模型,并导入到ANSYS Workbench软件中生成轮辋和轮辐的几何模型。根据计算极限工况下,对Wonder7号车轮进行受力分析,并对车轮的受力载荷进行确定。建立车轮的有限元模型并进行有限元分析。通过仿真得出车轮的受力分布云图,寻找出产品的结构缺陷及失效位置,得到车轮的等效应力云图和等效应变图。根据所得赛车车轮相应的应力分布情况,对其静强度进行了分析,为车轮设计提供了依据。     

基于CAE的QX1060车轮结构性能分析

以轻型车QX1060铝合金车轮为研究对象,详细叙述了车轮的设计过程。首先确定了车轮零件的类型和相关基本参数,然后运用UG软件对车轮零件进行三维建模。在ANSYS软件中,利用92号单元建立其有限元模型,分别就车轮承受胎压载荷、径向载荷、周向载荷、侧向载荷的工况进行模拟计算,得出了不同工况下车轮的应力和变形大小和分布。计算结果表明,对车轮的有限元仿真分析是实现其设计的有效手段。     

基于ANSYS Workbench的赛车车轮疲劳仿真分析

赛车车轮是车辆承载的重要安全部件,行驶过程中,赛车车轮承受来自路面不同幅值、不同频率的激励除受垂直力外,还受因车辆起动、制动时扭矩的作用,转弯、冲击等来自多方向的不规则受力。高速旋转的车轮直接影响车辆的平稳性和操纵性。文章以Wonder7号铝合金车轮为研究对象,在CATIA中建立赛车车轮的三维模型,并导入到ANSYS Workbench软件中生成轮辋和轮辐的几何模型。根据计算极限工况下,对wonder7号车轮进行受力分析,并对车轮的受力载荷进行确定。建立车轮的有限元模型并进行有限元分析。为预测车轮的疲劳寿命,用Ansys中的Fatigue模块对车轮进行疲劳寿命分析,预测车轮疲劳破坏位置和使用寿命,对设计人员起了指导意义。     

钢制车轮弯曲试验多轴疲劳寿命预测研究

根据GB/T5909-1995试验要求,建立了疲劳试验的静态有限元模型,以有限元分析应力值为基本参数,采用多轴sines名义应力法和多轴临界面的局部应力应变法,结合Brown Miller、Socie和尚德广损伤模型对车轮疲劳寿命进行计算,进而利用疲劳分析软件FE-SAFE预测其疲劳寿命,验证了该车轮满足国标规定的最低...     

非公路自卸卡车后桥静强度有限元分析中边界条件的确定

在某非公路自卸卡车后桥静强度有限元分析中,建立了一种新型的后桥力学模型,形成了一种确定边界条件的新方法.与以往不同,该模型将后桥与车架的连接等效为固定铰约束,将后桥与车轮的作用等效为车轮对后桥的载荷.利用该模型,在进行载荷求解时,可以避开局部考虑整体,使计算得到简化;在施加约束时,可以按照模型直接施加等效约束,提高了可操作性.另外,根据该模型确定的边界条件,使有限元分析更能反映后桥真实载荷及应力情况.     

复合材料车轮冲击试验仿真分析

根据轿车车轮冲击试验方法要求,建立复合材料车轮的冲击试验有限元模型,然后使用非线性有限元动力学分析软件LS-DYNA对复合材料车轮冲击过程进行了仿真分析,并获得了车轮上某些测量区域冲击应变的时间历程,并与结构相同的铝合金汽车车轮相同部位的应变进行了对比.结果表明,复合材料车轮应变比铝合金车轮小30%-40%,说明其抗冲击性能更优.     

基于疲劳试验的车轮拓扑优化和多目标优化

基于动态弯曲疲劳试验和动态径向疲劳试验对16×61/2J型车轮的轮辐进行了联合拓扑优化,设计了一个带有镁合金轮辋和铝合金轮辐的组装式车轮结构。建立其弯曲疲劳试验和径向疲劳试验的有限元模型,计算其强度、刚度、疲劳寿命和径向疲劳寿命安全系数,并分析了这些性能与车轮结构之间的关系。利用网格变形技术建立了组装式车轮在两种工况下的参数化模型并定义了12个设计变量,使用Isight软件平台集成各性能指标的计算软件建立了车轮多目标优化模型,利用哈默斯雷和最优拉丁超立方试验设计分别提取了72和10个样本点,拟合了Kriging近似模型并检验了近似模型的精度。利用所建立的近似模型,以车轮质量最小、弯曲疲劳寿命和径向疲劳寿命安全系数最大为目标,应力、位移和柔度为约束,采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对车轮进行了多目标优化,得到了Pareto前沿,综合考虑了车轮各项性能,选取了一个妥协解作为优化结果,并对优化前后车轮综合性能进行了对比。结果表明,在满足车轮各项性能要求的条件下,优化得到组装式车轮的质量比同型铸造铝合金车轮减小了29.42%。     

车轮荷载下土壤静力学特性分析

利用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,模拟车轮和土壤的静态接触,进行非线性有限元分析,研究车轮荷载下土壤的静力学特性。采用基于Drucker-Prager的弹塑性模型来模拟真实土壤,并考虑摩擦作用。分别采用刚性轮模型和超弹性轮胎模型模拟车轮,并将2种情况进行对比。结果表明：在车轮荷载作用下,土壤的竖向位移和等效应力在轮胎与土壤接触的区域最大;土壤的竖向位移和等效应力随土壤深度的增加而减小;土体在刚性轮作用下的变形和应力要远大于其在超弹性轮作用下的值,表明虽然刚性轮几何形状简单,模型设置容易,但是与超弹性轮胎模型相比,这种模拟精确度低。     

铝车轮冲击试验失效案例及其有限元分析

以一款6Jx15铝车轮为例,分别从时效过程和结构优化两方面对其13°冲击试验的失效机理进行了研究.并结合实际铝车轮的材料特性、热处理工艺和测试结果建立了以破坏应变为判定准则的有限元分析模型.利用该模型对铝车轮3种失效模式的改进措施进行了有限元分析及验证.     

A dynamic wheel–rail impact analysis of railway track under wheel flat by finite element analysis

Wheel–rail interaction is one of the most important research topics in railway engineering. It involves track impact response, track vibration and track safety. Track structure failures caused by wheel–rail impact forces can lead to significant economic loss for track owners through damage to rails and to the sleepers beneath. Wheel–rail impact forces occur because of imperfections in the wheels or rails such as wheel flats, irregular wheel profiles, rail corrugations and differences in the heights of rails connected at a welded joint. A wheel flat can cause a large dynamic impact force as well as a forced vibration with a high frequency, which can cause damage to the track structure. In the present work, a three-dimensional finite element (FE) model for the impact analysis induced by the wheel flat is developed by the use of the FE analysis (FEA) software package ANSYS and validated by another validated simulation. The effect of wheel flats on impact forces is thoroughly investigated. It is found that the presence of a wheel flat will significantly increase the dynamic impact force on both rail and sleeper. The impact force will monotonically increase with the size of wheel flats. The relationships between the impact force and the wheel flat size are explored from this FEA and they are important for track engineers to improve their understanding of the design and maintenance of the track system.     

基于有限元的某轻卡车架刚度分析

建立汽车车架的CAE模型,利用有限元方法对汽车车架进行弯曲刚度计算、扭转刚度计算与校核。通过4点约束进行弯曲刚度计算。在计算扭转刚度时,对后轮和右前轮约束、左前轮施加力。在校核扭转刚度时,对车架前、中、后三部分分别算出对应扭转刚度。通过分析计算,验证该汽车车架的弯曲刚度和扭转刚度是否符合设计要求。     

基于现场试验和有限元的纵肋-面板双面焊构造细节应力行为研究

纵肋-面板(rib-to-deck,简称RD)双面焊是正交异性钢桥面板制造新技术。为研究该构造细节的轮载应力特征,在某大跨度钢箱梁斜拉桥上开展了横桥向3个典型轮载工况的控制加载试验,记录了卡车缓慢移动和跑车时毗邻的多个RD构造细节的应力时程,研究了RD构造细节轮载应力行为。通过建立正交异性钢桥面板模型,开展了RD双面焊构造细节的精细化有限元分析。现场试验表明:在横桥向3个典型轮载工况中,跨肋式加载是RD构造细节最不利加载工况,此时纵肋侧和面板侧均产生最大应力幅,且面板侧大于纵肋侧;同时,RD构造细节轮载应力的局部效应显著,横桥向当构造细节距离轮载中心大于1倍纵肋中心距后,其纵肋侧和面板侧的应力幅均很小,因此可忽略卡车左右轮和相邻车道卡车并行的应力叠加效应;在纵桥向,轮载对RD构造细节的加载效应也仅局限其所在前后横隔板之间的桥面;另外,横桥向轮胎覆盖的面板下方RD构造细节,其应力时程能分辨单轴,每个车轴产生一个应力峰;否则其应力时程只能识别轴组,一辆卡车通行产生的疲劳加载次数等于卡车轴组数。有限元分析不仅得到了与现场加载试验非常一致的结果,也表明RD构造细节外侧最大应力幅均大于内侧,因此轮载作用下内侧焊焊趾的疲劳抗力高于外侧焊。故对RD双面焊构造细节,基于现场试验获得的外侧焊构造细节应力响应,能给出RD构造细节疲劳性能的合理评价。     

某车金属带式CVT钢球滑道的设计

在国内某车金属带式无级变速器开发中,介绍如何进行钢球滑道截面形状的选取和应力计算,以及钢球的安装尺寸确定。通过运用有限元法,计算出钢球滑道在转矩和金属带夹紧引起的载荷共同作用下的最大挤压应力;指出钢球在变速过程中的移动仅是与之相接触可动轮移动距离的一半,钢球应满足最大速比状态和最小速比状态时的几何安装要求。     

某乘用车后轴冲击分析

通过对某乘用车设计该汽车的后轴,并利用HyperMesh建立该后轴的有限元模型。然后运用LS-DYNA对该后轴进行冲击分析,得到该后轴的变形图及及应力值。通过对该后轴进行冲击试验,符合有限元模型的最终结果。最终为后轴设计提供了正确的指导。     

钢桥面板弧形切口疲劳裂纹切割修复与优化

对正交异性钢桥面板的弧形切口进行疲劳修复时，切割孔形的优劣决定了疲劳修复效果。以检查到较多弧形切口疲劳病害的钢桥面板为研究对象，采用有限元和结构力流法分析了弧形切口处应力集中的原因。结合4种修复方案对切割孔形的圆弧半径、直线长度和倾角进行参数优化，得到了切割孔形对峰值应力的影响规律。依托钢桥面板弧形切口疲劳裂纹切割、修复工程，选择切割前、后的弧形切口开展试验研究。采用试验车进行纵向和横向移动加载，测试了2片横隔板弧形切口断面和侧面的应力分布规律和轮载位置-应力变化关系，并采用修正名义应力法近似评估其疲劳寿命。研究结果表明：轮载产生的力流通过U肋以剪应力的形式传递给横隔板，力流扩散中遇到弧形切口的阻碍，导致切口处力流高度密集；弧形切口开孔尺寸宜小，开孔半径宜大，避免阻碍力流传递路径；弧形切口优化后，其峰值应力降低58.4%，考虑横向概率分布的等效应力降低55.2%；因增大弧形切口的开孔而削弱截面面积，导致横隔板的平均压应力稍有增大；基于有限元计算和试验测试的峰值应力进行疲劳寿命预测，修复前的疲劳寿命分别为3.8年和7.2年，修复后的寿命分别为58.5年和184.4年，说明此切割修复方法具有良好的加固效果。     

Indirect method for wheel–rail force measurement and derailment evaluation

Wheel set flange derailment criteria for railway vehicles are derived and the influence of wheel–rail contact parameters is studied. An indirect method for wheel–rail force measurement based on these derailment evaluation criteria is proposed. Laboratory tests for the calibration of strain–force devices on the bearing box are carried out to determine the relationship between the applied force and the measured strain. The simulation package, SIMPACK, is used to develop a passenger car model to generate wheel–rail forces and vibration signals. Different cases are considered in this model to provide an accurate validation of the identified wheel–rail forces. A feasibility test is conducted in the Beijing Loop test line using a passenger car equipped with a set of strain gauges on the wheel set. The comparison of the force time history applied to the instrumented wheel set and that obtained using the indirect method is presented.     

某微型车方向盘抖动控制策略

针对某微型车在时速80 km/h以上出现方向盘抖动严重的问题,采用试验分析、数据统计及模态测试等方法,测得方向盘Y向振动加速度最高达到0.95 g,并确定方向盘抖动的主要原因为转向器模态与轮胎高速转动频率发生耦合.通过将转向器导套长度由10 mm增加到16 mm,控制齿轮条间隙在0.08 mm以下,提高了转向器刚度,从而将最大振动加速度降至0.12 g.经试验确认,改进后的方向盘抖动情况明显改善,满足改进目标.     

汽车轮边功率特性快速测试方法的研究

按照一定的测试过程使用底盘测功机测试汽车轮边功率特性,在底盘测功机的转鼓速度同车轮转速没有达到相对稳定时测取底盘测功机的吸收功率,作为该速度下不准确的轮边功率,对此不准确的轮边功率进行修正,获得准确的轮边功率,解决了传统汽车轮边功率特性测试时间过长的问题,对汽车动力性能测试和柴油车加载减速工况烟度排放测试具有重要的实际意义。     

Simultaneous observation of the wheels’ torques and the vehicle dynamic state

The goal of the present study is to show how it is possible to estimate online the individual torques applied at each wheel of an automotive vehicle by using an unknown input observer together with a simple nonlinear state-space model. The necessary measurements are the steering angle, the usual rotation speed of each wheel plus the vertical load at the centre of each wheel. By doing this, this study anticipates the affordability of a new generation of wheel bearing with embedded measurements of transmitted forces. Successful simulated experimentations using a realistic simulator are shown. Validations are done using classical case studies of longitudinal, lateral and coupled dynamics. The present limits and some possible improvements of the proposed method are also discussed.