弯曲工况下车轮强度、疲劳分析方法对比
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3 分析结果
3.1强度分析结果
考察螺栓孔附近、轮辐拉伸位置、通风孔附近的von Mises应力,如下图5所示。
图5 弯曲工况下应力云图
考察轮辐拉伸位置、通风孔附近的疲劳寿命如下图6所示。
图6 弯曲工况下疲劳寿命云图
对比模型1与模型2、模型4与模型5的分析结果，实体和壳两种离散方式，车轮轮辐拉伸位置与通风孔附近，实体离散方式应力低于壳。可知，由于实体单元（减缩积分单元）在厚度方向上仅有3层，分析结果不精确，故应采取壳单元对车轮进行离散。
对比模型3与模型4结果，接触对和GAPUNI单元两种接触模拟方法，二者在轮辐拉伸位置应力均为350.7MPa，超过屈服极限350MPa，二者等效塑性应变略有不同，仅相差0.003%，寿命分别为14170次与17600次。 利用接触对与GAPUNI单元两种接触模拟方法，计算结果相差不大，利用GAPUNI单元模拟接触建模简单，易收敛，故推荐使用GAPUNI单元模拟接触。
对比模型1与模型4结果，对于壳单元，考虑预紧力与接触时，螺栓安装面（接触位置）应力与等效塑性应变明显降低。可知，考虑预紧力与接触时，避免了建模引起的螺栓安装面处的应力集中。
5 结论
本文采用HyperMesh软件对车轮利用5种建模方式进行离散，在弯曲工况下进行强度分析和疲劳分析，研究对比了分别用壳单元与体单元离散车轮，在螺栓安装面是否模拟预紧力与接触，接触模拟方式不同（接触对与GAPUNI单元）时，车轮的强度与疲劳分析结果，可知采用模型4的方法（壳单元离散，考虑预紧力，用GAPUNI模拟接触）强度、疲劳分析结果最为准确，且此方法使用壳单元建模简单，GAPUNI单元相比接触对建模简单，分析易收敛，考虑螺栓预紧力，能正确模拟车轮弯曲试验工况的受力状态，保证了结果的精确度。
参考文献
[1]徐石安.汽车构造-底盘工程[M]. 北京：清华大学出版社，2011:244-248.
[2]乘用车车轮性能要求和试验方法. GB/T 5334-2005(end)
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