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汽车生活感悟 时间“慧” | 基于Abaqus的车轮强度有限元分析

专揽 Abaqus 有限元分析软件,辘集车轮盒轮胎有限元的建模特色,探讨了带有充气轮胎的车轮的有限元建模要领,对充气轮胎在静载和振荡工况下的车轮强度进行了分析,况且与教练效果进行了相比。

综合

车轮是车辆行驶系的迫切构成部分之一,起着承载、转向、驱动、制动等作用,车轮的横蛮径直影响车辆的使用性能。在现时高品性轮胎居品的开发设想中,工程师仍是多半应用有限元分析时间盘考带有轮胎结构的车轮力常识题,但愿从分析中得回某些匡助,以便联结新址品的开发,进步居品性量并减少开发资本。然则轮胎自己结构复杂,在使用条目下施展出多样复杂的力学局势,轮胎结构有限元分析同期包括几何非线性,材料非线性,斗争限制以及各类加载情况和限制变化等问题。是以与其他狡计力常识题不同,带有轮胎结构的车轮有限元分析具有畸形性,包括需要斟酌材料的非线性应力,大变形,大应变,限制条目的合手续变化,材料的复合属性等。Abaqus 软件实足具备上述分析的才调,应用 Abaqus 仿真得出的狡计效果与教练效果有精熟的一致性,这为车轮居品的开发奠定了基础。

01 车轮和轮胎的有限元模子

有限元模子使用通用有限元前措置软件 Hypermesh 搭建。车轮的主要构成部分是轮辐和轮辋,对车轮进行冲破化时汲取尺寸较小的六面体单位进行网格分歧,况且保证轮辐和轮辋在交壤处的单位节点是耦合的。为了摧毁运算时分,不错用一维的刚体单位来模拟轮辐周围的螺栓。

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图1

联系于车轮,轮胎的建模更为复杂,图 1 是执行轮胎的结构。在有限元模子中,最外面的胎面胶用六面体单位形色,胎边胶和内面胶用尺寸较大的壳单位形色,三种胶的材料参数亦然不同的;胎体里面的钢丝层和钢丝环带用壳单位形色;在轮胎胶与钢丝带的交壤处的单位节点要求耦合,这么,轮胎就酿成了一个禁闭的腔体。

此外,由于要模拟车轮在静载下与大地的斗争以及在大地的振荡,因此还要开发一个有限的平面,用来形色大地。

车轮和轮胎的有限元的模子如图 2 所示,共 66648 个六面体单位,6534 个壳单位,72731 个节点;在模子性斟酌材料非线性和几何非线性问题,兼顾弹塑性材料对狡计的影响;轮辐和轮辋的材料是铝合金材料,其屈服强度 380Mpa,抗拉强度 680Mpa,用线性插值法来拟合一条铝合金材料的应力应变弧线,况且赋给相应的单位;模子中触及的斗争类型主要包括:CONTACT_PAIR 和SURFACE_ELEMENT。斟酌到斗争算法的要求,需要转机主从斗争面的相对位置,况且确保模子中莫得干预存在。

图2

在开发模子时,有如下的假定:

a.轮胎材料为各项同性材料,材料参数在各类载荷作用下不变,且不斟酌温度的影响。

b.简化胎面的横向和纵向斑纹沟,以减小狡计难度和狡计资源的破钞。

c.轮胎充气力作用在轮胎胎里名义的法线主意。

d.斟酌胎体与轮辋间的斗争摩擦。

02 工况载荷与限制条目

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本次仿真斟酌两种常用工况,分别是车轮侧撞和大地振荡。在两种工况中,轮胎充气气压为 0.27Mpa,在轮心处施加管理。

在 Abaqus/Standard 的斗争分析中有两个主要的凄迷:在斗争条目管理之前部件的刚体畅通和斗争条目的短暂转换,当 Abaqus/Standard 试图去开发通盘斗争面的准确条目时,它们导致了严重的不开放迭代。因此,唯有有可能,就要选择注意顺次以幸免这些情况发生。摒除刚体畅通并不相当凄迷。只需通俗地阐发是否有充足的管理以注意在模子中的通盘部件的沿途刚体畅通。这可能意味着应用运转限制条目使部件参加斗争情状,而不是径直地施加载荷。应用这个算法可能比原本展望的需要更多的分析步,但问题的求解应该进行的愈加自如。在狡计的大地振荡的工况时,汲取了多步分析要领。

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