一種考慮車輪側(cè)傾的汽車車輪雙軸疲勞試驗仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種考慮車輪側(cè)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(cè)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(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]車輪是汽車的關(guān)鍵安全部件，對汽車的行駛安全性、穩(wěn)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(guān)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(cè)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(shè)計階段，期望能夠?qū)囕嗠p軸疲勞特性進行虛擬試驗，快速的獲得每一次設(shè)計車輪的性能參數(shù)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理處，從而提出改進方案并指導(dǎo)實際試驗，最終縮短車輪研發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1、目的:本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提供一種考慮車輪側(cè)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(yīng)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(xié)會標準:SAE J2562 “雙軸車輪疲勞試驗”及歐洲車輪制造商協(xié)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(xué)分析，有效避免由于胎-輪間復(fù)雜接觸而導(dǎo)致的計算不收斂，同時縮短仿真時間，提高計算效率。
[0004]2、技術(shù)方案
[0005]本發(fā)明提供一種考慮車輪側(cè)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(gòu)建考慮輪胎結(jié)構(gòu)和車輪側(cè)傾方位載荷環(huán)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(yīng)力分布進行計算?；诟鬏d荷作用下的應(yīng)力計算結(jié)果，對每種載荷作用車輪一個周期過程中產(chǎn)生的損傷進行仿真，按照載荷譜中所規(guī)定的不同載荷的加載次數(shù)，應(yīng)用Miner法則對各損傷結(jié)果進行疊加，實現(xiàn)車輪雙軸疲勞試驗的虛擬仿真。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]本發(fā)明一種考慮車輪側(cè)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:
[0008]步驟一:建立車輪雙軸疲勞虛擬實驗的有限元模型?；谲囕嗠p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(dǎo)入CAE軟件中進行有限元模型的建立。模型中包括轉(zhuǎn)鼓、輪胎、輪輻、輪輞、加載盤及加載架及側(cè)向加載器，如圖2(a)-(h)所示。
[0009]步驟二:對車輪在雙軸載荷作用下的運動學(xué)分析。車輪在側(cè)向力作用時會產(chǎn)生側(cè)傾，為避免對車輪直接施加雙軸載荷而導(dǎo)致計算不收斂，首先對車輪進行運動學(xué)分析，獲得車輪在各個雙軸載荷作用時的側(cè)傾角度及方向。
[0010]步驟三:對車輪進行雙軸載荷作用下的強度分析?；诓襟E二得到的各雙軸載荷工況下的車輪側(cè)傾角度及方向，對車輪有限元仿真模型進行相應(yīng)的設(shè)置。按步驟對車輪施加空氣載荷、徑向載荷及側(cè)向載荷，計算車輪在98組雙軸載荷作用下的應(yīng)力分布。
[0011 ] 步驟四:車輪雙軸疲勞損傷分析?；诓襟E三得到的車輪在98組雙軸載荷作用的應(yīng)力結(jié)果，應(yīng)用疲勞壽命分析軟件對車輪在各載荷加載后的損傷進行分析，并根據(jù)車輪在各載荷下的轉(zhuǎn)數(shù)對損傷進行疊加，得到車輪按雙軸疲勞載荷譜進行完整加載一次后的總損傷數(shù)值。
[0012]其中，在步驟一中所述的“SAE J2562”，是美國汽車工程師協(xié)會2003年發(fā)布的雙軸車輪疲勞試驗標準，標準號是J2562。
[0013]其中，在步驟一中所述的“ES3.23”，是歐洲車輪制造商協(xié)會2006年發(fā)布的貨車車輪雙軸疲勞試驗標準，標準號是ES3.23。
[0014]其中，在步驟一中所述的“CAD軟件”，是法國達索系統(tǒng)(Dassault Systemes S.A)下的子公司開發(fā)的S0LIDW0RKS軟件。
[0015]其中，在步驟一中所述的“CAE軟件”，是法國達索系統(tǒng)(Dassault Systemes S.A)下的子公司開發(fā)的ABAQUS軟件。
[0016]其中，在步驟三中所述的“98組雙軸載荷”，是EUWA標準ES3.23中列出的98組載荷序列。
[0017]其中，步驟四中所述的“疲勞分析軟件”，是法國達索系統(tǒng)(Dassault SystemesS.A)下的子公司開發(fā)的FE-SAFE軟件。
[0018]綜上所述，通過上列四個步驟，實現(xiàn)汽車車輪雙軸疲勞試驗的虛擬仿真。
[0019]3、優(yōu)點及功效:本發(fā)明的優(yōu)點在于:(I)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。(2)對車輪受雙軸載荷作用時的運動學(xué)進行分析，避免直接施加雙軸載荷導(dǎo)致計算不收斂，同時提高仿真速度。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗方法的流程圖。
[0021]圖2(a)是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗的加載盤模型圖。
[0022]圖2(b)是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗的加載架模型圖。
[0023]圖2(c)是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗的側(cè)向加載器模型圖。
[0024]圖2(d)是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗的輪輻模型圖。
[0025]圖2(e)是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗的輪輞模型圖。
[0026]圖2(f)是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗的輪胎模型圖。
[0027]圖2(g)是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗的轉(zhuǎn)鼓模型圖。
[0028]圖2(h)是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞虛擬試驗的三維模型圖。
[0029]圖3是本發(fā)明實施例提供車輪雙軸疲勞試驗運動學(xué)分析模型。
[0030]圖4是本發(fā)明實施例提供的車輪雙軸疲勞試驗車輪強度分析模型。
[0031]圖5是本發(fā)明實施例提供的車輪按載荷譜完整加載一次損傷云圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合附圖和實施例