[發明專利]一種考慮車輪側傾的汽車車輪雙軸疲勞試驗仿真方法

有效

• 申請號: 201510468541.1
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN105046012B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 萬曉飛;畢征;何田;單穎春;劉獻棟;高赫男
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;山東興民鋼圈股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

一種考慮車輪側傾的汽車車輪雙軸疲勞試驗仿真方法，它有四大步驟：步驟一：建立車輪雙軸疲勞虛擬實驗的有限元模型；步驟二：對車輪在雙軸載荷作用下的運動學分析；步驟三：對車輪進行雙軸載荷作用下的強度分析；步驟四：車輪雙軸疲勞損傷分析。本發明基于車輪雙軸疲勞試驗標準SAE J2562和ES3.23，對車輪在完整雙軸載荷序列作用后的損傷進行仿真計算，對車輪受雙軸載荷作用時的運動學進行分析，避免直接施加雙軸載荷導致計算不收斂，同時提高了仿真速度。它在汽車及機械工程技術領域里具有實用價值。

技術領域

本發明提供一種考慮車輪側傾的汽車車輪雙軸疲勞試驗仿真方法，它涉及一種汽車車輪雙軸疲勞虛擬試驗方法，它具體涉及一種考慮車輪側傾的汽車車輪雙軸疲勞的有限元仿真方法，屬于汽車及機械工程技術領域。

背景技術

車輪是汽車的關鍵安全部件，對汽車的行駛安全性、穩定性及平順性等有重要作用。車輪工作在隨機載荷下，因此其疲勞壽命問題是研制過程中最關心的問題。目前常用的考核汽車車輪疲勞強度的彎曲疲勞試驗、徑向疲勞試驗都是單項進行的，不能反映車輪的真實受力情況。車輪雙軸疲勞試驗機同時對車輪進行徑向加載和側向加載，真實地反映了汽車行駛過程中車輪的實際受力情況，是公認的可較好反映車輪真實受力情況的試驗方法。由于車輪雙軸疲勞試驗測試周期長，成本高，因此在車輪設計階段，期望能夠對車輪雙軸疲勞特性進行虛擬試驗，快速的獲得每一次設計車輪的性能參數發現結構設計的不合理處，從而提出改進方案并指導實際試驗，最終縮短車輪研發周期，節約開發成本。

發明內容

1、目的：本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種考慮車輪側傾的汽車車輪雙軸疲勞試驗仿真方法，它是一種完整的可應用于車輪雙軸疲勞虛擬實驗的有限元仿真方法。該方法基于美國汽車工程師協會標準：SAE J2562“雙軸車輪疲勞試驗”及歐洲車輪制造商協會標準：ES3.23“貨車車輪雙軸疲勞試驗”，對車輪施加完整序列的載荷譜，可以真實反映車輪雙軸疲勞載荷工況。該方法在同時考慮雙軸載荷及輪胎特性情況下，增加車輪運動學分析，有效避免由于胎-輪間復雜接觸而導致的計算不收斂，同時縮短仿真時間，提高計算效率。

2、技術方案

本發明提供一種考慮車輪側傾的汽車車輪雙軸疲勞試驗仿真方法，它基于車輪雙軸疲勞試驗標準SAE J2562和ES3.23，構建考慮輪胎結構和車輪側傾方位載荷環境的車輪雙軸疲勞試驗仿真模型，通過施加標準ES3.23中的完整加載序列對雙軸載荷作用下車輪的應力分布進行計算。基于各載荷作用下的應力計算結果，對每種載荷作用車輪一個周期過程中產生的損傷進行仿真，按照載荷譜中所規定的不同載荷的加載次數，應用Miner法則對各損傷結果進行疊加，實現車輪雙軸疲勞試驗的虛擬仿真。

本發明通過以下技術方案予以實現：

本發明一種考慮車輪側傾的汽車車輪雙軸疲勞試驗仿真方法，其特征在于，它包括以下步驟：

步驟一：建立車輪雙軸疲勞虛擬實驗的有限元模型。基于車輪雙軸疲勞試驗標準SAE J2562和EUWA ES3.23，按照標準要求在CAD軟件中對車輪雙軸疲勞虛擬實驗所需的模型進行三維建模，并導入CAE軟件中進行有限元模型的建立。模型中包括轉鼓、輪胎、輪輻、輪輞、加載盤及加載架及側向加載器，如圖2(a)-(h)所示。

步驟二：對車輪在雙軸載荷作用下的運動學分析。車輪在側向力作用時會產生側傾，為避免對車輪直接施加雙軸載荷而導致計算不收斂，首先對車輪進行運動學分析，獲得車輪在各個雙軸載荷作用時的側傾角度及方向。

步驟三：對車輪進行雙軸載荷作用下的強度分析。基于步驟二得到的各雙軸載荷工況下的車輪側傾角度及方向，對車輪有限元仿真模型進行相應的設置。按步驟對車輪施加空氣載荷、徑向載荷及側向載荷，計算車輪在98組雙軸載荷作用下的應力分布。