农用车车轮弯曲疲劳专用分析程序的开发
I-DEAS车轮弯曲疲劳分析教程
汽轮弯曲疲劳分析教程疲劳分析是静力分析的后处理，因此，在做疲劳分析前，应先对摩轮（汽轮）做静力分析。
对于弯曲疲劳分析，可在静力分析是加两组互相垂直的载荷，分别命名为load set 1和load set 2，并加入同一结算集。
疲劳分析的关键是要模拟出真实试验过程的运动情况，对于汽轮弯曲试验，其过程不同于摩轮，可将其看成力载荷延螺孔周边做周期运动，因此，其载荷的比例函数也与摩轮的正弦函数不同。
我们可以在做静力分析时添加4组（正交的四个方向）独立的载荷，每个载荷在一个周期内各作用四分之一周期，从而模拟该试验的过程。
当然，载荷加得越多，结果也越精确。
进行疲劳分析的过程大致如下：（1）建立每个载荷集的比例函数，其定义如下，即其中的F(t)。
载荷为静力分析中载荷集的缩放：L(t)=l*F(t)F(t)为比例函数，l为边界条件中的载荷集，L(t)为加载历程，对于弯曲试验，可令F(t)为正弦函数。
函数的设置选择creat static function命令，如下图：点击该命令后，会出现菜单，点击菜单中的keyboard选项，然后点击even，在提示栏里输入0，代表函数从0开始起作用（如图）：然后输入步长1：最后，输入函数的总数据点数，默认1024，数据点越多，你所描述的函数越精确：接着，系统要求你输入函数的值了，比如，x=0时，函数值为1，那就输入1，直到输完21个点的值，然后保存该函数到任意的文件中：可以用下面的命令察看函数的图：对于汽轮的其他三组载荷可分别设置如下：（2）建立疲劳事件，和动态响应一个命令点击第一个问号，将每个载荷集依次选中加入事件中；然后对每一个载荷集，点击第二个问号，选择其对应的加载函数。
（3）Fatigue tools里面将I-DEAS的材料库调入，如下：（4）评估疲劳损伤/寿命各点疲劳寿命与额定寿命比值输入额定循环次数可显示各点的疲劳寿命以上所有设置好之后点击进行评估就可以得出结果了，关于结果的含义可以参考Tutorial里面对应的帮助练习来看。
《2024年铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》范文
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》篇一一、引言铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀性强和良好的成形性等特点，在汽车工业中得到了广泛应用。
然而，其在实际使用中经常面临弯曲疲劳的问题，导致失效和安全隐患。
因此，对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究显得尤为重要。
本文旨在探讨铝合金车轮在弯曲疲劳实验中的失效模式，并对其工艺进行深入研究。
二、铝合金车轮弯曲疲劳实验方法及设备铝合金车轮的弯曲疲劳实验主要借助专用的实验设备进行，如轮毂弯曲测试机等。
通过设定一定的加载速度、位移、循环次数等参数，模拟车轮在实际使用中的受力情况。
在实验过程中，记录下数据，包括加载力、位移、循环次数等，以及车轮的形变情况。
三、铝合金车轮弯曲疲劳实验失效模式分析经过大量的实验数据收集与分析，铝合金车轮的弯曲疲劳失效模式主要有以下几种：1. 表面裂纹：在反复的弯曲过程中，车轮表面可能出现裂纹，这是由于材料表面受到的应力超过了其承受极限。
2. 内部断裂：由于材料内部存在缺陷或应力集中现象，导致在长时间的弯曲过程中出现内部断裂。
3. 形变过大：车轮在持续的弯曲作用下，其形状可能发生永久性的变化，超过了一定的范围。
四、铝合金车轮的工艺研究针对铝合金车轮的失效模式，我们需要对其生产工艺进行优化。
主要的工艺包括材料选择、铸造工艺、热处理等。
1. 材料选择：选择具有高强度、高韧性和良好抗疲劳性能的铝合金材料。
2. 铸造工艺：优化铸造过程中的温度控制、模具设计等，减少内部应力集中和缺陷的产生。
3. 热处理：对铸造后的车轮进行适当的热处理，提高材料的性能。
五、工艺优化建议与实验验证根据上述的工艺研究，我们提出以下优化建议：1. 选择更加优质的铝合金材料。
2. 对铸造过程进行精细化控制，如优化温度控制范围、模具材料及设计等。
3. 对车轮进行适当的热处理，如淬火和回火等，提高其力学性能和抗疲劳性能。
为了验证这些优化建议的有效性，我们进行了对比实验。
卢晨霞_弯曲工况下车轮强度疲劳分析方法对比
Fp
T kd ，其
中 T 为螺栓的拧紧扭矩，k 为汽车常用拧紧扭矩系数，d 为螺栓的螺纹直径。在加载轴的自由端沿 y、z 方
M M sin(t)N,Fz cos(t)N 。 L L
Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集
图 4 模型 3、4、5 弯曲工况分析边界条件
模型 1
模型 2
模型 3
模型 4
模型 5
图 5 弯曲工况下应力云图
Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集
3.2 疲劳分析结果
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
3.3 分析结果汇总
表 2 车轮强度与疲劳分析结果汇总表
通风孔附近 模型名 模型描述 壳单元离散，不考 虑接触与预紧力 体单元离散，不考 虑接触与预紧力 壳单元离散，考虑 模型 3 预紧力，用接触对 模拟接触 壳单元离散，考虑 模型 4 预紧力，GAPUNI 模拟接触 体单元离散，考虑 模型 5 预紧力， 用 GAPUNI 模拟接触 237 339 无 13530 374 2.47% 287 350.7 0.07% 17600 359 0.94% 288 350.7 0.07% 14170 367 1.73% 最大应力 （MPA） 模型 1 模型 2 289 240 轮辐拉伸 位置最大 轮辐拉伸 位置等效 轮辐拉伸位 置疲劳寿命 （次） 9496 10430 螺栓安装面 最大应力 （MPA） 372 388 螺栓安装 面等效塑 性应变 2.29% 3.88%
6 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
弯曲疲劳试验
弯曲疲劳试验简介弯曲疲劳试验是一种常用的材料力学性能测试方法，用于评估材料在受到交替弯曲载荷作用时的疲劳寿命。
该试验方法适用于各种不同类型的材料，包括金属、塑料、复合材料等。
弯曲疲劳试验可以揭示材料的持久性能、耐久性能和结构的可靠性，对于材料的设计和选择、材料性能的改善以及结构寿命预测都具有重要意义。
试验原理弯曲疲劳试验利用交替加载方式对试件进行加载，使其产生弯曲应变。
试件一般为长条形样品，其横截面形状可以是矩形、圆形或其他形状。
试件在加载过程中，会经历正弯曲和反弯曲的交替变形，这样的交替变形会导致材料内部的应力集中和损伤累积，从而引起材料的疲劳破坏。
试验过程中，通过施加不同的载荷幅度、频率和试验温度等条件，来模拟实际使用环境下的疲劳载荷。
试件在加载过程中，通过记录应力、应变、位移等数据，可以分析材料的疲劳寿命和疲劳性能。
试验设备弯曲疲劳试验通常需要一套完整的试验设备，包括机械部分和数据采集部分。
其中，机械部分主要由承载结构、加载系统和试验夹具组成；数据采集部分主要由传感器、数据采集器和计算机组成。
常用的设备包括弯曲疲劳试验机、拉伸试验机、冲击试验机等。
试验方法弯曲疲劳试验通常按照以下步骤进行：1.制备试件：根据规定的尺寸和形状，制备符合要求的试件。
试件的准备需要遵循标准规程，以确保试验结果的准确性和可比性。
2.安装试件：将试件固定在试验夹具上，并调整试件的位置和姿态，以确保加载过程中的准确性和稳定性。
3.设置试验参数：根据试验要求，设置试验的载荷幅度、频率、试验温度等参数。
试验参数的选择需要考虑材料的特性和实际使用条件。
4.开始试验：启动试验设备，开始进行弯曲疲劳试验。
试验过程中，需要记录试件的加载历程和产生的数据，以便后续的分析和评估。
5.试验结束：根据试验设备的要求，试验结束后停止加载，并进行数据处理和分析。
记录试验结果，并根据需要进行统计和综合评价。
试验结果分析通过弯曲疲劳试验得到的结果可以进行多方面的分析，主要包括以下几个方面：1.疲劳寿命评估：通过疲劳曲线和疲劳寿命曲线，评估材料的疲劳寿命。
基于ANSYS Workbench的轮毂弯曲疲劳分析
10.16638/ki.1671-7988.2021.012.027基于ANSYS Workbench的轮毂弯曲疲劳分析胡裕超，杨辉（桂林理工大学机械与控制工程学院，广西桂林541006）摘要：轮毂是汽车运行时的主要承载部件，对于汽车安全行驶和可靠运行起着重要作用。
特别对于设计者而言，其各方面的性能都应得到重视。
文章以家用汽车轮胎的轮毂（18×7.5J）为研究对象，利用通用设计软件SolidWorks 建立轮毂仿真模型，而后将轮毂仿真模型导入ANSYS19.2中的geometry模块中进行分析，并且参考国标，在材料库输入铝合金A356的相关参数，得到铝合金A356的S-N曲线，最后求解得到轮毂在周期性弯曲载荷下的安全系数和使用寿命分布云图，根据以上仿真结果，判断轮毂是否符合使用要求，对设计人员具有指导作用。
关键词：轮毂；铝合金；弯曲疲劳；ANSYS workbench中图分类号：U463.343 文献标志码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-90-03Bending Fatigue Analysis of Wheel Hub Based on ANSYS WorkbenchHU Yuchao, YANG Hui( College of Mechanical and Control Engineering, Guilin University of Technology, Guangxi Guilin 541006 )Abstract: As an important part of the car wheel, the wheel hub has a significant impact on the safety and reliability of the car. Especially for designers, all aspects of its performance should be paid attention to. This paper takes the wheel hub (18×7.5J ) of the family car tire as the research object, establishes the 3D model of the wheel hub through the 3D software SolidWorks, imports it into the simulation software for simulation analysis, and establishes the fatigue life curve (S-N curve) of aluminum alloy (A356), through the analysis to obtain the safety factor and fatigue life cloud diagram of the hub, according to the above simulation results, determine whether the hub meets the requirements of use, which has a guiding role for the designer. Keywords: Wheel hub; Aluminum alloy; Bending fatigue; ANSYS workbenchCLC NO.: U463.343 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-90-03引言传统的轮毂设计必须要通过实验法测定轮毂的各项结构性能以及疲劳使用寿命，极其耗费成本[1]。
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》范文
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》篇一一、引言铝合金车轮因其轻量化、高强度、抗腐蚀等优点，在汽车制造领域得到广泛应用。
然而，车轮在使用过程中需承受复杂的弯曲疲劳载荷，因此其弯曲疲劳性能至关重要。
本文将对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效进行分析，并研究其相关工艺，以期提升车轮的性能及使用寿命。
二、铝合金车轮弯曲疲劳实验方法及过程铝合金车轮的弯曲疲劳实验主要通过模拟车轮在实际使用中承受的弯曲和扭转等复杂载荷，以评估其耐久性能。
实验过程中，需对车轮施加周期性的弯曲力，并记录其变形、应力等数据。
通过多次循环加载，观察车轮的疲劳性能及失效模式。
三、铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析1. 失效模式：铝合金车轮的失效模式主要包括裂纹扩展、局部变形和断裂等。
其中，裂纹扩展是车轮失效的主要原因之一。
在弯曲疲劳实验中，裂纹往往从车轮的薄弱部位开始扩展，随着循环次数的增加，裂纹逐渐扩展至车轮的其他部位，导致车轮失效。
2. 影响因素：铝合金车轮的弯曲疲劳性能受多种因素影响，包括材料性能、制造工艺、载荷条件等。
材料性能方面，铝合金的强度、硬度、韧性等对车轮的疲劳性能具有重要影响。
制造工艺方面，铸造、锻造、热处理等工艺对车轮的性能也有显著影响。
此外，载荷条件如加载频率、加载幅度等也会影响车轮的疲劳性能。
四、铝合金车轮工艺研究针对铝合金车轮的弯曲疲劳性能，可从以下几个方面进行工艺研究：1. 材料选择：选用高强度、高韧性的铝合金材料，提高车轮的抗疲劳性能。
2. 制造工艺优化：通过改进铸造、锻造、热处理等工艺，提高车轮的内部组织和性能均匀性，减少应力集中和裂纹扩展的可能性。
3. 表面处理：对车轮表面进行强化处理，如喷丸强化、阳极氧化等，提高表面的硬度和耐腐蚀性，增强车轮的抗疲劳性能。
4. 结构设计优化：通过优化车轮的结构设计，如减轻重量、改善应力分布等，提高车轮的弯曲疲劳性能。
五、结论本文通过对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效进行分析，发现裂纹扩展是其主要失效模式，受材料性能、制造工艺和载荷条件等多种因素影响。
《2024年铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》范文
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀性及良好的成形性等特点，逐渐成为现代汽车车轮的主流材料。
然而，在汽车的实际使用过程中，铝合金车轮会受到各种复杂应力及环境因素的影响，其中弯曲疲劳是导致车轮失效的重要原因之一。
因此，对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究显得尤为重要。
二、铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析1. 实验方法与步骤弯曲疲劳实验是一种常用的测试材料耐久性的方法，主要模拟车轮在实际使用过程中所承受的弯曲应力。
通过将铝合金车轮安装在特定设备上，并对其进行反复的弯曲应力加载，观察并记录其性能变化直至失效。
2. 失效模式及原因分析铝合金车轮的失效模式主要包括表面裂纹、形变、断裂等。
其根本原因在于在反复的弯曲应力作用下，材料内部产生的微裂纹不断扩展、汇聚，最终导致材料的断裂。
此外，材料的硬度、强度、韧性等内在属性，以及热处理工艺、表面处理工艺等也会影响其抗疲劳性能。
三、铝合金车轮工艺研究1. 材料选择与预处理选择合适的铝合金材料是制造高质量车轮的基础。
同时，对原材料进行预处理，如均匀化退火、固溶处理等，可以改善材料的组织结构，提高其抗疲劳性能。
2. 成形工艺铝合金车轮的成形工艺主要包括铸造、锻造等。
通过优化成形工艺参数，如温度、压力、速度等，可以获得组织均匀、性能优良的车轮毛坯。
3. 热处理工艺热处理工艺是提高铝合金车轮性能的关键步骤。
通过合理的热处理制度，如固溶处理、时效处理等，可以获得理想的力学性能和抗疲劳性能。
四、提高铝合金车轮抗疲劳性能的措施1. 优化材料成分与组织结构通过合理调整铝合金的成分，如添加适量的合金元素、调整晶粒尺寸等，可以改善其抗疲劳性能。
2. 改进制造工艺优化铸造、锻造等制造工艺，控制产品的微观组织结构，减少内应力，提高产品的整体性能。
3. 表面处理技术对铝合金车轮表面进行防腐、耐磨等处理，提高其耐腐蚀性和耐磨性，从而延长其使用寿命。
钢制车轮弯曲试验多轴疲劳寿命预测研究
钢制车轮弯曲试验多轴疲劳寿命预测研究近年来，随着钢制车轮在运输行业的广泛应用，如何提高其安全性和使用寿命成为了研究人员的重要问题。
由于钢制车轮的复杂应力状态和多轴载荷作用下的疲劳损伤，导致传统的单轴疲劳试验无法精确模拟其实际运行状态，因此钢制车轮多轴疲劳寿命预测研究变得尤为重要。
本文针对钢制车轮的弯曲疲劳寿命进行多轴疲劳试验研究及预测，基于目前国内外理论研究和试验结果的基础上，采用了有限元仿真技术和S-N曲线预测模型相结合的方法，对钢制车轮的多轴疲劳寿命进行了数值分析和预测研究。
首先，本文利用ANSYS有限元软件，对钢制车轮弯曲试验进行了数值模拟，建立了车轮的有限元分析模型及载荷和边界条件。
通过多组不同载荷组合下车轮的有限元分析，得出了钢制车轮在多轴载荷作用下的最大应力和应变分布规律，为后续多轴疲劳试验提供了重要的参考。
接着，本文进行了钢制车轮的多轴疲劳试验研究，采用了R.Ramesh等学者提出的多轴试验台，并对试验参数进行了优化调整。
在多种载荷倍数和载荷比的作用下，对钢制车轮进行了多次疲劳试验，得到了其应力幅值-循环次数（S-N）曲线，同时对车轮的疲劳裂纹形态和扩展机制进行了研究分析。
最后，本文基于试验结果和有限元仿真分析，采用Bannantine 和Rice提出的S-N曲线预测模型，对钢制车轮的多轴疲劳寿命进行了预测。
结果显示，多轴疲劳寿命预测值与试验值具有较高的一致性和准确性，能够为钢制车轮的材料选择和设计提供重要的参考依据。
总之，本文对钢制车轮弯曲试验多轴疲劳寿命预测研究进行了深入分析和探讨，通过有限元仿真和多轴试验研究相结合的方法，可以更加精确地预测钢制车轮的多轴疲劳寿命，为运输行业的安全和可靠性提供了保障。
钢制车轮作为运输行业的重要组成部分，在使用过程中会遇到复杂的多轴载荷作用，常常出现疲劳裂纹和损伤，严重影响车辆的稳定性和安全性。
传统的单轴疲劳试验往往无法精确模拟实际的复杂应力状态和多轴载荷作用，因此多轴疲劳试验和寿命预测成为了钢制车轮疲劳研究的重要内容。
《2024年铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》范文
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀性及良好的机械性能在汽车行业中得到广泛应用。
然而，车轮在实际使用中需要承受复杂且苛刻的应力条件，其中弯曲疲劳成为了其重要失效因素之一。
本文将对铝合金车轮弯曲疲劳实验的失效进行分析，同时探讨相关工艺的研究，以进一步提高车轮的性能和使用寿命。
二、铝合金车轮弯曲疲劳实验的失效分析（一）实验设计与方法在进行弯曲疲劳实验前，需要对铝合金车轮的几何形状、材料性质等进行明确的设计与定义。
本部分采用国际标准的实验方法和仪器进行弯曲疲劳实验，通过对实验数据进行分析，以揭示铝合金车轮的失效模式和原因。
（二）失效模式铝合金车轮的失效模式主要包括裂纹扩展、变形和断裂等。
在弯曲疲劳实验中，这些失效模式通常表现为车轮表面或内部的裂纹形成和扩展，以及车轮形状的明显变化。
这些失效模式严重影响了车轮的性能和使用寿命。
（三）失效原因分析通过对实验数据的分析，发现铝合金车轮的弯曲疲劳失效主要源于材料的不均匀性、制造工艺的差异以及外部应力等因素。
其中，材料的不均匀性可能导致车轮在承受应力时出现局部应力集中；制造工艺的差异可能影响车轮的结构完整性和强度；外部应力则是导致车轮失效的直接原因。
三、铝合金车轮制造工艺的研究（一）材料选择与预处理选择高质量的铝合金材料是制造高性能车轮的关键。
此外，对材料进行预处理，如热处理、表面处理等，可以提高材料的力学性能和耐腐蚀性，从而增强车轮的抗疲劳性能。
（二）制造工艺优化针对铝合金车轮的制造过程，应优化工艺流程，减少制造过程中的缺陷和应力集中。
例如，采用先进的铸造技术、锻造技术和焊接技术等，可以提高车轮的尺寸精度和结构完整性。
此外，对制造过程中的温度、压力等参数进行精确控制，可以避免因工艺参数不当导致的车轮性能下降。
（三）表面处理技术表面处理技术对提高铝合金车轮的抗腐蚀性和耐磨性具有重要意义。
例如，采用喷涂、阳极氧化等表面处理技术，可以在车轮表面形成一层保护膜，提高车轮的耐腐蚀性和耐磨性。
汽车车轮动态弯曲疲劳试验的有限元模拟
汽车车轮动态弯曲疲劳试验的有限元模拟本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！汽车车轮是汽车的重要组成部分，承受了来自汽车的全部重量，它的可靠性直接影响汽车的安全行驶以及人的生命安全。
为了保证它的安全，国家对它出厂前需要通过的试验进行了规定，分别为动态弯曲疲劳试验、动态径向疲劳试验和冲击试验。
做这些试验需要轮毂产品和专用设备，增加了成本，同时还延长了产品的设计周期。
近年来，随着NX NASTRAN,ANSYS 等分析软件的发展、应用，通过计算机技术来模拟上述三个实验，将模拟分析结果作为设计的初始条件，可降低设计周期和实验成本，深受汽车企业欢迎。
车轮主要是由轮毂和轮胎组成的，而动态弯曲疲劳试验中只对轮毂进行了考察。
动态弯曲疲劳试验模拟了汽车行驶过程中受到弯曲力矩的情况，并且轮毂发生疲劳破坏的最主要原因就是弯曲疲劳，因此对它的研究显得尤为重要。
1 轮毂的三维建模轮毂主要是由轮辋和轮辐组成的，轮辋是轮毂上与轮胎接触的部分，文献[1]对它的尺寸做了规定，轮辐是与车轴实施安装连接，支撑轮辋的车轮部分。
轮辐部分是影响轮毂重量和强度的重要部分，它的尺寸和形状没有统一的标准。
轮辐的设计主要是从轮板数量和轮辐形状两个方面考虑，在设计中辐板数量影响轮毂的外观、强度、通风性、加工难易等，常用的有五辐、七辐、八辐、十辐等，而轮辐形状有星型、Y 型、V 型等。
2 动态弯曲疲劳试验根据国家标准，试验时轮毂承受一个与之相对旋转的弯矩。
本文采用轮毂旋转加载方式如图 2 所示，为了对车轮施加弯矩，以规定的m 到m距离(力臂)处施加一个平行于车轮安装面的力。
本文选用的力臂长L 为m，确定应力最大位置时是让轮毂在一固定不动的弯矩下旋转，从而找出轮毂旋转过程中应力最大的位置，然后以此位置的载荷和约束为基础进行疲劳分析。
3 弯曲疲劳试验有限元模拟最大应力位置的确定依据动态弯曲疲劳试验的要求，如图 2 所示，轮毂被紧固在试验装置的面上，装置上的夹具夹紧轮毂的轮缘，所以在对轮毂施加约束时，应在轴一侧轮辋外缘处施加固定约束，以此来固定它的 6 个自由度。
基于单片机的车轮弯曲疲劳试验机自动控制系统
∞ ，
感器 为 电阻式应 变 片 ， 于测量 弯轴 的弯矩 ， 用 可将 加 载应力 信 号转化 为 电阻阻值 的变化 ， 其灵敏 度 高 、 蠕
力 臂 长 为 Ｉ， 弯 矩 为 ： 则
Ｗ —ｍｅ Ｌ山 （ １）
定程 度上 反 映出车 轮 的疲 劳程 度 。
３ 硬 件 系统 组 成
本 系 统 硬 件 组 成 如 图 ２所 示 。 系 统 由 数 据 采 集
图 １ 试 验 机 原 理 图
电 路 、 片 机 最 小 系 统 、／ 接 口 、 出 控 制 接 口 等 单 Ｉ０ ： 渝
部分组 成 。数据 采 集 电路 包 括 信 号 采集 与 处 理 ， 传
中的根 本问题 是应保证 其疲 劳寿命 满足设 计 和使 用
１ 引 言
车 轮 是 汽 车 上 最 重 要 的 核 心 部 件 之 一 ， 接 关 直 系到 汽 车 行 驶 的 安 全 性 及 舒 适 性 。车 轮 的 制 造 工 艺 包 括 冲 压 、 型 、 接 以 及 防 腐 处 理 等 ， 项 工 艺 的 成 焊 每
载 弯矩 与键 盘设定 弯矩 一致 。 此 外 ， 验初 始 阶 段加 载 弯矩 与 键 盘设 定 弯矩 试 初 次平衡 时 ， 片 机 将 以此 时转 速 作 为 参 考 转 速 。 单 此后， 随着试 验次 数 的增 加 ， 车轮 的刚 度 降低 ， 则会
产 生 一 个 附 加 偏 心 矩 Ａ ， 会 引 起 弯 矩 增 加 。 为 了 ｅ它 保 持 系 统 弯 矩 恒 定 ， 须 降 低 试 验 转 速 。 因 此 ， 过 必 通 监 测 试 验 转 速 变 化 并 与 参 考 转 速 进 行 比较 ， 在 一 可
汽车车轮弯曲疲劳试验机的研究与开发
汽车车轮弯曲疲劳试验机的研究与开发居浩重庆汽车研究所部件试验部（400039）张俊林重庆科技学院机电系（400042）目前，在国内汽车行业中，主要使用进口的液压伺服弯曲疲劳试验机做汽车车轮疲劳试验。
检查车轮要做两部分试验，即车轮径向疲劳试验和车轮弯曲疲劳试验，前者主要检查整个车轮的综合强度，后者主要检查车轮轮辐及焊接强度。
这种试验机精度高，但体积较大、价格昂贵、车轮在试验机安装困难、试验速度慢，因此，研制国产的、价格低、高性能的汽车弯曲疲劳试验机替代进口产品，对提高经济效益有着重要意义。
1车轮弯曲疲劳试验机的基本原理1.1试验机的组成试验机主要由两部分组成，即机械部分和测控部分。
试验台采用卧式水平布置型式。
根据试验要求，综合考虑先进性、可靠性、经济性等指标，采用电磁调速电机驱动，V 带传动驱动型式；电液比例阀调节液压缸液压的加载型式；采用转速传感器测量转速，力传感器测量车轮所需载荷（弯矩），工控机显示屏显示试验转速、试验次数、载荷等图表信息。
1.2试验台主要技术指标1）总体布局合理、紧凑、外形美观、使用维修方便；2）测控精度高、可靠性好；3）高级语言编程Visual Basic 、人机界面友好；4）车轮主轴转速40~400r /min 对应于轮辋直径600mm 时的车速4.5~45km /h 5）载荷测量范围0~70kN 0.5%F.S0~10kN 0.5%F.S载荷涵盖摩托车、微型车、轿车、轻、中、重型载货车、客车车轮。
6）载荷波动超限时自动报警、停车、报警参数自由配置；7）完成试验次数自动停车，次数参数自由配置。
1.3主要元件设件选型在已确定技术方案的基础上，进行试验工况及载荷状况分析计算（具体过程略）。
驱动电机选用YCT225-4B 电磁调速电机，标称功率1.5kW ，额定转矩94.3Nm ，调速范围1250~125r /min ，转速变化<3%。
V 带设计确定传动比为3.125，B 型带。
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》范文
《铝合金车轮弯曲疲劳实验失效分析及工艺的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金车轮因其轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，在汽车制造领域得到了广泛应用。
然而，铝合金车轮在长期使用过程中，特别是在弯曲疲劳实验中，可能会出现失效现象。
因此，对铝合金车轮的弯曲疲劳实验失效分析以及相关工艺的研究显得尤为重要。
本文旨在探讨铝合金车轮在弯曲疲劳实验中的失效模式、原因及相应的工艺改进措施。
二、铝合金车轮弯曲疲劳实验方法及失效模式1. 实验方法铝合金车轮的弯曲疲劳实验通常采用机械加载装置，模拟车轮在实际使用中承受的弯曲应力。
通过设定不同的加载条件（如加载频率、加载幅度等），模拟不同工况下的车轮性能。
2. 失效模式在弯曲疲劳实验中，铝合金车轮的主要失效模式包括表面裂纹、变形和断裂。
其中，表面裂纹多出现在应力集中的区域，如轮辐与轮盘的连接处；变形表现为车轮形状的改变，如径向或切向的尺寸变化；断裂则是车轮在承受过大应力时发生的完全断裂。
三、铝合金车轮弯曲疲劳实验失效原因分析1. 材料因素铝合金的成分、组织结构和力学性能对车轮的抗疲劳性能有重要影响。
材料中杂质、气孔、晶粒大小等因素都会影响材料的力学性能，从而影响车轮的抗疲劳性能。
2. 工艺因素铝合金车轮的制造工艺，包括铸造、热处理、机械加工等环节，都会对车轮的性能产生影响。
例如，铸造过程中的冷却速度、热处理时的温度和时间等都会影响车轮的微观结构和力学性能。
3. 应力集中在车轮的某些区域（如轮辐与轮盘的连接处），由于几何形状的变化，会产生应力集中现象。
这些区域的应力水平远高于其他区域，因此更容易发生裂纹扩展和断裂等失效现象。
四、工艺改进措施1. 材料选择与优化选择高质量的铝合金材料，并通过合理的合金成分设计，提高材料的力学性能和抗疲劳性能。
同时，通过优化材料的热处理工艺，改善材料的微观结构和力学性能。
2. 工艺改进在制造过程中，采用先进的铸造技术、热处理技术和机械加工技术，提高车轮的制造精度和表面质量。
基于数值仿真的全表面轮毂弯曲疲劳试验及疲劳寿命分析
装备环境工程第20卷第5期·70·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年5月基于数值仿真的全表面轮毂弯曲疲劳试验及疲劳寿命分析朱志鹏1，汤永1，李火平2，孙云伟1，邓文1，宋桂秋3（1.中国直升机设计研究所，江西景德镇 333001；2.中国人民解放军92281部队，山东诸城 262200；3. 东北大学机械工程与自动化学院，沈阳 110001）摘要：目的预测钢制全表面轮毂易产生疲劳破坏的危险区域，并分析其弯曲疲劳寿命。
方法针对全表面轮毂的弯曲疲劳试验工况，建立有限元分析模型，综合考虑螺栓拧紧方式、螺栓预紧力以及材料非线性特征的影响，通过在加载轴末端建立局部坐标系，实现载荷的分解，并最终实现弯矩的动态加载。
在此基础上，进行轮毂的受力分析，然后构造适用于轮毂的应力寿命曲线，并使用名义应力法进行疲劳寿命预测。
结果动态弯矩的加载方向变化会显著影响轮辐表面的应力分布特点，螺栓预紧力施加后，螺栓孔附近区域的应力显著增大，在计算中应考虑其影响。
在获得各节点载荷历程后，以高应力幅和平均应力为标准，筛选出了轮毂的危险节点。
结论基于数值仿真的本型全表面轮毂弯曲疲劳试验，危险节点位置均位于轮辐通风孔的内圆角附近区域，可有针对性地对该区域进行相应的优化设计，以进一步提高轮毂的弯曲疲劳寿命。
分析得到当前轮辋弯曲疲劳寿命约7.6万次，符合国家标准的要求。
关键词：全表面轮毂；弯曲疲劳；数值分析；材料非线性；预紧力影响；寿命预测中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)05-0070-10DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.05.011Bending Fatigue Test and Fatigue Life Analysis of Full-surface Hub Basedon Numerical SimulationZHU Zhi-peng1, TANG Yong1, LI Huo-ping2, SUN Yun-wei1, DENG Wen1, SONG Gui-qiu3(1. China Helicopter Research and Development Institute, Jiangxi Jingdezhen 333001, China; 2.Unit 92281 of Chinese People’sLiberation Army, Shandong Zhucheng 262200, China; 3. School of Mechanical Engineering & Automation,Northeastern University, Shenyang Liaoning 110001, China)ABSTRACT: The work aims to predict the dangerous areas prone to fatigue damage and analyze the bending fatigue life of steel full-surface hubs.A finite element analysis model was established for the bending fatigue test condition of the full-surface hub. The method of bolt tightening, the impact of bolt preload on the hub, and the nonlinear characteristics of the material were收稿日期：2023–03–20；修订日期：2023–04–20Received：2023-03-20；Revised：2023-04-20基金项目：航空科学基金（2018ZF02005）Fund：Aviation Science Foundation (2018ZF02005)作者简介：朱志鹏（1989—），男，博士。
混凝土路面板下弯曲疲劳试验方法的改进
混凝土路面板下弯曲疲劳试验方法的改进一、研究背景混凝土路面是道路最常用的路面类型之一，其具有承载能力强、耐久性好、维护成本低等优点。
然而，在实际使用中，混凝土路面板下弯曲疲劳的问题常常出现，这会导致路面的裂缝、破损等现象，进而影响道路的使用寿命和交通安全。
因此，对混凝土路面板下弯曲疲劳性能进行研究和测试，具有重要的现实意义。
二、试验方法的常规流程传统的混凝土路面板下弯曲疲劳试验方法主要包括以下步骤：1. 制备试件：制备合适的混凝土试件，并按照规定的尺寸和形状进行切割和加工。
2. 加载试件：将试件放置在试验机上，施加弯曲载荷，使试件发生弯曲变形。
3. 记录数据：在试验过程中，需要对试件的变形、载荷等参数进行实时监测和记录。
4. 分析结果：根据试验数据，对试件的疲劳性能进行分析和评估，包括疲劳寿命、疲劳极限等指标。
三、试验方法的改进传统的混凝土路面板下弯曲疲劳试验方法存在一些问题，如试验过程中的数据监测不够精确、试验数据处理和分析方法不够科学等。
为了解决这些问题，可以采用以下改进方法：1. 试验机的选型：选择合适的试验机，能够满足试验所需的载荷范围、变形速度等要求。
2. 试件的制备：制备试件时，应严格按照标准要求进行，确保试件的尺寸和形状符合规定。
3. 数据监测的精度：应采用高精度的监测仪器，对试件的变形、载荷等参数进行实时监测和记录。
4. 数据处理和分析方法的改进：应采用科学的数据处理和分析方法，如应用MATLAB等数学软件进行数据处理和分析，以提高试验数据的精度和可靠性。
5. 试验条件的控制：应对试验条件进行严格的控制，如温度、湿度、加载速度等，以保证试验的精准性和可复现性。
四、试验结果的分析和评估通过以上改进方法改进后的试验方法所得到的试验结果，需要进行科学的分析和评估。
具体的分析和评估方法包括以下几个方面：1. 测试数据的分析：对试验过程中获得的数据进行分析和处理，得到试件的变形、载荷等参数，并与试验前的数据进行对比，以确定试件的疲劳性能。
轮毂动态弯曲疲劳仿真分析
轮毂动态弯曲疲劳仿真分析
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有限元网格
约束
力
应力结果
由于后面将进行动态弯曲疲劳分析，为了得到车轮旋转一周的一系列应力作为疲劳分析的应力数据，在做静力计算时在0,90,180,270度方向施加弯矩并计算，得到4个应力结果数据作为一个疲劳循环的应力数据。
在完成一个循环中的4次静力计算后，将4个计算结果导入疲劳分析软件FE-safe，并定义相应的材料疲劳特性参数,进行疲劳计算．计算完毕后将结果文件在ＡＮＳＹＳ里打开查看结果．
疲劳寿命整体
疲劳寿命局部
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数全部定义好 ， 这样便于管理和修改参数赋值。根据
钢圈、 轮辋 和 轮 辐 的 尺 寸 要 求 ， 理 出模 型所 需 的 定 整 形尺 寸 和定 位 尺 寸 ， 好 模 型 尺 寸链 。对 每 个 主 参 数 排 定 义一 个参 数 名 ， 它 们 有关 联 的尺 寸用 相 应 的公 式 与
要 ： 根 据农 用 车 车 轮 型号 规 格 和优 化 设 计需 要 ， 定 参 数 化设 计 所 需 的 主参 数 ， 用 Ａ Ｄ 确 利 Ｐ Ｌ语 言建 立 农 用 车
车 轮 的有 限 元模 型 ； 后 ， 据 弯 曲疲 劳 试 验 的 国家 标 准 建 立 等 效 力 学 模 型 ， 加 载 和 求 解 ； 用 Ｖ 然 根 并 再 Ｂ编 写 预 测 车 轮 疲劳 寿命 应 用 程 序 。
等， 另外还提供简单界 面定制功 能 ， 现参数交 互输 实 入、 消息 机制 、 面 驱动 和运 行 应用 程 序 等 。利 用 Ａ — 界 Ｐ
Ｄ Ｌ的程 序语 言 与宏 技 术组 织 管理 Ａ Ｓ Ｓ有 限 元分 析 ＮＹ 命 令 ， 以实现 参 数化 建 模 、 加 参 数化 载荷 与求 解 ， 可 施 以及参 数 化后 处理 结 果 的显 示 ， 而 实 现 参 数 化 有 限 从 元 分析 的 全 过 程 ， 是 Ａ Ｓ Ｓ批 处 理 分 析 的最 高 技 这 ＮＹ
通风孔分布半径 、 通风孔半径和长度 、 螺纹孔数 、 通风 孔数及其倾 角等尺寸作为主参数 。
３ 参 数 化 有 限 元 建 模 程 序
根 据有 关 图纸 和 上 面 确 定 的 主参 数 ， Ａ Ｄ 用 Ｐ Ｌ语 言创 建 参 数化 有 限元 模 型 。 ３ １ 定 义参 数并 赋值 ． 定 义参 数 并 赋 值 是 参 数 化 创 建 几 何 模 型 的 关 键 步骤 ， 须 在 进入 前 处 理 器 之 前 把需 要 的 几何 尺 寸 参 必
构设计与改进¨ 。本文针对不同规格尺 寸的三件式 ＿
农 用 车 车轮 （ 表 １所示 ） 利用 Ａ Ｓ Ｓ的 Ａ Ｄ 如 ， ＮＹ Ｐ Ｌ语 言 开发 参数 化 的农 用 车 轮 疲 劳 分 析 程 序 ， 用 Ｖ 并 Ｂ编 写 预测 车轮 疲 劳 寿命应 用 程序 。
１ Ａ Ｄ 参数化语言 Ｐ Ｌ
术。在参数化的分析过程 中 ， 以简单地修改其 中的 可 参数 ， 成各种 尺寸 和不 同载荷 大 小 的多种 设计 方 形 案， 或者实现系列性产品 ， 大地提 高分析效率 ， 极 减少
分析 成本 。同 时 ， Ａ Ｄ 以 Ｐ Ｌ为基 础 ， 户 可 以开 发专 用 用
收 稿 日期 ：２０ ０ ７—１ ２—０ ５
Ａ Ｄ （ Ｎ Ｙ ａａ ｔｃＤ ｓ ｎＬｎｕｇ） Ｐ Ｌ Ａ Ｓ ＳＰｒｍｅｉ ｅｉ ａｇａｅ 提供 一 ｒ ｇ 般 程序 语 言 的 功 能 ， 参 数 、 、 量 、 如 宏 标 向量 与 矩 阵 运 算 、 支 、 环 、 复 以 及 访 问 Ａ Ｓ Ｓ有 限 元 数 据 库 分 循 重 ＮＹ
基金项 目：广西科 学基金 资助项 目（ 桂科 白￣８ ０４） 广西科学 研究 １１ ； 与技术开发计划资助项 目（ 桂科能 ０ １２ ｏ － Ｂ） ５ １０ １ ７ 作者简介：李 健 （９ ５一） 男 ， 西陆川人 ， １６ ， 广 副教授 ， Ｅ—ｍａ ） ｘｚ （ ｉ ｇｌｌ ｌ ｊ
有 限元分 析 程 序 或 者 编 写 经 常 重 复 使 用 的 功 能 小 程 序 ， 特殊 载 荷 施 加 宏 、 规 范 进 行 强 度 或 刚 度 校 核 如 按
宏 等。
试验方法 ， 也被我国作为国家标准采用 。为 了能够快 速、 有效地实现车轮结构 的设计 与改进 ， 高车 轮疲 提 劳寿命 ， 国内外 一般都采用 有限元分 析方法 ， 即对 弯
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２０ ０ ８年 １ ０月
农 机 化 研 究
第１ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ期
农 用 车 车 轮 弯 曲 疲 劳 专 用 分 析 程 序 的 开 发
李 健 ， 徐武彬 ， 李 冰
５５ ０ ４ ０ ６）
（ 西工 学 院 机械 工 程 系 ，广 西 柳 州 广 摘
个 。根据有限元分 析要求 ， 对一些 参数做 简化 ， 后 然 提取一些重要参 数作为主参数 ， 用作 Ａ Ｄ 语 言建模 ＰＬ 的变 量 参 数 。经 过 反 复 研 究筛 选 ， 首先 确定 如 表 １所 示 的车轮规格 、 螺栓 的孔数 、 直径 、 分布 圆直径 、 中心
孔 径 和偏 心 距 作 为 主 参 数 ； 次 ， 据 实 际 和 优 化 设 其 根 计 的需 要 ， 加 轮 辋 厚 度 、 辐 厚 度 、 辐 弯 曲半 径 、 增 轮 轮
关键词 ： 农用车车轮 ；Ａ Ｄ Ｐ Ｌ；程序 ；疲劳 ；Ｖ Ｂ 中图分类号 ：１ ６ ．４； １ ６ ３ ３３ ￥２ ４ 文献标识码 ：Ａ ’ 文章编号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ ０ １ ０ １ ０ ８ Ｘ（ ０ ８） ０－ １ ９－ ３
０ 引 言
车轮 动 态 弯 曲疲 劳 试 验 是 国 际 上 通 行 的 标 准 的
曲疲 劳试 验 建立 车 轮 的有 限元 模 型 ， 指 导 车 轮 的 结 来
２ 主参数的确定
三件 式 农 用 车 车 轮 一 般 由轮 辋 、 辐 和 挡 圈 组 轮 成 。轮 辋 和 轮 辐 焊 接 在 一 起 ， 挡 圈 只 是 套 在 轮 辋 而 上 。根 据 国标 Ｇ ／ ５０ Ｂ Ｔｒ９ ９—１９ ９ ５车 轮 弯 曲 疲 劳 试 验 标 准 ， 圈对 钢 圈 的 弯 曲疲 劳 影 响 不 大 ， 挡 因此 只对 轮 辋 和 轮 辐建 模 分析 即可 。 即使 这 样 ， 辋 和轮 辐 的参 轮 数（ 如直 径 、 度 、 度 、 宽 厚 孔径 和 圆角 等 ） 至少 也 有 几 十