车轮强度试验有限元仿真
汽车轮胎的有限元阐述
汽车轮胎的有限元阐述有限元分析法在对汽车轮胎力学结构进行分析之时，使研究工作达到了巅峰的阶段，这一分析方法在应用之时把汽车轮胎看作各向异性连接体，轮胎的构造与材质得到了简易的分析，同时能够将与轮胎相关的信息整体地呈现出来，进而完成对起初轮胎性能推测的目标。
目前有限元分析法在轮胎的充气形状和应力、载荷—位移曲线、接地面积和形状、轮胎的滚动阻力以及侧偏特性等方面都得到了广泛的应用，且取得了良好的应用效果。
1 汽车轮胎结构力学非线性有限元分析1.1 建设有限元汽车轮胎模型众所周知，汽车轮胎在地面运行的状态为滚动，在计算量上应用初始构形会产生很多弊端。
而有限元分析法的使用对轮胎模型进行建设之时有效地应用轮胎滚动构性这一参考构形，此时三维实体单元模拟的组成元素为以下种类：轮胎、轮惘及刚性路面；汽车有限元模型的建立健全，把轮胎运动的形式细化为刚体滚动和纯变形两类；而接触单元模拟成为表示轮胎与地面之间的相互作用的效果；胎面花纹沟被省略的同时细化网络将汽车轮胎接触区域周边的面貌呈现出来；三维超弹性模拟应用在轮胎胎面橡胶上；使用三维复合材料单元模拟的对象主要是胎体帘布层、带束层和冠带层；六面体八节点等参元模拟用于建设汽车轮胎结构；对于以上一切的单元，其均具有变形能力强、高硬度的特征。
1.2 对汽车轮胎承载部件受力情况的分析应用有限元分析法对195/651R489H型号的高速轿车子午线轮胎垂直加载这一工作状况下的结构进行分析。
因为汽车轮胎在垂直载荷的作用下，此时轮胎自体与地表接触时不是轴对称这是必然的结果，那么此时与轮胎相接触的地面区域势必会产生复杂多变的应力，且发生无规则的形变。
有限分析法在应用之时发现在接触底的中心轮胎胎体帘布层无应力产生，而当汽车轮胎与接地中心背离之时胎体帘布层受到了拉应力的作用，并且在接触区域的始末端拉应力的数值是最大的；有限元分析法在对汽车轮胎的带束层进行分析之时，发现其并不是在轮胎接地内、外区域均受到拉应力的作用，在接地区域内部其只受压应力，而产生压应力最大的位置依然是汽车轮胎接地区域的中心，并且轮胎第一带束层接地中心的压应力远远小于第二带束层，在接地区域的其他范围内第一、二带束层所受的压应力值基本一致。
基于Abaqus软件的轮胎有限元模型建立及仿真分析
表1 305/75R24. 5全钢载重子午线轮胎各橡胶
部件胶料的Rivlin系数
MPa
橡胶部件 胎面胶
C10 0. 603 5
E-mail：754318973@qq. com
的制高点。国内轮胎企业以及高校和科研院所应 加大相关技术研发力度。
本 工 作 基 于Abaqus软 件 建 立 轮 胎 有 限 元 模 型，对305/75R24. 5全钢载重子午线轮胎的外缘尺 寸、胎 肩 应 力、带 束 层 应 力 分 布、胎 圈 与 轮 辋 接 触 应力分布进行预测分析，以期确保305/75R24. 5全 钢载重子午线轮胎设计的可靠性。
欧 盟 标 签 法 出 台 后，欧 盟 国 家 禁 止 进 口 和 销 售 不 符 合 该 法 规 的 轮 胎。 近 年 来，西 方 发 达 国 家纷纷对中国轮胎企业征收反倾销税和反补贴 税[7-11]。与此同时，美国正斥巨资建立国家轮胎研 究 中 心，欧 盟 第 七 框 架 研 究 计 划 设 立 轮 胎 力 学 和 道路安全项目。这些都表明发达国家正通过提高 技术门槛和加强贸易保护力图继续控制轮胎技术
图1 单轴拉伸试验试样
2 二维ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气状态及静负荷状态有限元模型的建 立和仿真模拟过程
2. 1 有限元分析前处理 有限元分析的前处理是把几何模型转化为
有限元模型的过程，主要包括材料分布图的简化、 单 元 集 合 的 建 立 和 网 格 划 分 等。 本 研 究 利 用 浩 辰CAD建 立 的305/75R24. 5载 重 子 午 线 轮 胎 的 几 何 模 型，即 材 料 分 布 图，将 模 型 的 轮 廓 曲 线（除 去 尺 寸 线 等 注 释 线）导 入 hypermesh 软 件，即 首 先 将CAD中 的 材 料 分 布 图 处 理 成 以x轴 为 中 线 的 轴 对 称 分 布 图，再 利 用hypermesh软 件 对 其 进 行 二维有限元网格划分。建模时保留了轮胎花纹， 305/75R24. 5载重子午线轮胎的有限元网格划分 如图2所示。
汽车车轮疲劳试验有限元仿真的研究现状
行业观察
汽车车轮疲劳试验有限元 仿真的研究现状
孙跃
（江苏大学东海机械汽配研究院）
摘要：为了在车轮产品的开发阶段，通过弯曲和径向疲劳试验来检验车轮的疲劳性能，同时节省开发费用和时间，一般采用
有限元仿真分析代替物理试验的方法。该文主要从钢制车轮冷变形、离心力、螺栓预紧力、轮胎与轮辋接触应力、充气压力等
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：5$)0(3$ >)$$3@ /&+07,$ +$%+@ /010+$ $3$4$1+ %04,3&+0-1
轮胎脱圈阻力试验有限元仿真分析
轮胎脱圈阻力试验有限元仿真分析李晓辉，李红卫，张晓鹏，李亚东，葛超[特拓(青岛)轮胎技术有限公司，山东青岛266061]摘要：以245/30R22半钢子午线轮胎为研究对象，利用Abaqus软件对轮胎进行脱圈阻力试验仿真分析，不仅给出了一套基于Abaqus软件的轮胎脱圈阻力试验的模拟方法，而且提出了轮胎脱圈难易程度的评价方法。
结果表明，仿真获得的脱圈阻力与试验结果吻合较好，可以对轮胎的防脱圈性能进行提前预报。
关键词：轮胎；脱圈阻力试验；有限元分析；仿真中图分类号:TQ336.1+1；0241.82文献标志码：A轮胎是汽车唯一的接地部件，它与地面的相互作用提供汽车运动需要的所有力和力矩卜役轿车轮胎的室内试验包括脱圈阻力试验、强度性能试验、高速性能试验、耐久性试验、低气压性能试验等，可以对轮胎的结构、行驶、耐疲劳等性能进行评估。
轮胎的脱圈阻力试验主要用于评估无内胎轮胎胎圈脱离轮辎的阻力值，是评价轮胎结构性能的重要指标之一。
项蝉⑷研究了轮網凸峰类型、轮辅曲线形状和脱圈压块类型等因素对轮胎脱圈阻力试验的影响。
王伟等⑷利用MSC. marc软件，通过施加最小脱圈阻力的方法对子午线轮胎脱圈阻力试验进行仿真分析，取得的分析结果与试验结果相吻合。
但是只有提出明确的防脱圈性能的评价指标，并能够在设计前期进行预报才能够对产品设计给予指导。
本工作以245/30R22半钢子午线轮胎为研究对象，根据GB/T4502—2016(轿车轮胎性能室内试验》，利用Abaqus软件进行脱圈阻力试验仿真分析，并与试验结果进行对比，以期在开发前期对轮胎防脱圈性能的设计与改善进行预报。
1轮胎有限元模型的建立1.1材料模型根据GB/T4502—2016的规定，轮胎脱圈阻力作者简介：李晓辉(1988—),男，河北邯郸人，特拓(青岛)轮胎技术有限公司工程师，硕士，从事材料测试与轮胎有限元分析工作。
E mail:odOOl8@tta 文章编号:1006-8171(2019)01-0058-04DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2019.01.0058试验涉及轮胎、轮網和脱圈压块。
轮胎滚动阻力有限元仿真模拟研究
D0I:10.3969/j.issn.1009-847X.2018.08.009轮胎滚动阻力有限元仿真麵研究►............................................................◄周涛杨晓光摘要：近年来随着汽车产业的飞速发展，汽车制造商开始对轮胎提出降低滚动阻力的要求，低滚动阻力轮胎已成为各大轮胎公司重点关注的课题。
本文采用ABAQUS软件，开发轮胎滚动阻力有限元仿真模型，用于预测轮胎的滚动阻力和滚动阻力系数，并和试验结果进行对比，验证了模型的可靠性。
时C02排放量也大幅降低。
欧盟2012年开 始执行滚阻等级标准，包括中国在内的一些 国家和政府也越来越重视轮胎滚动阻力的研 究，低滚动阻力轮胎已成为各大轮胎公司重 点关注课题。
基于此背景，本文开发轮胎滚动阻力有 限元仿真模型，用于预测轮胎的滚动阻力和 滚动阻力系数。
和传统的低滚阻设计试验研 究相比，采用仿真分析的方法，不仅可以分 析材料、结构设计对整体性能的影响，还能 分析各部件对滚动阻力的贡献，能更有针对 性地从材料特性、结构设计去优化滚阻性能；同时采用仿真模型能快速地对设计进行 修改对比，达到减少轮胎试制、降低优化周 期的目的。
滚阻阻力和滚阻系数概念轮胎的滚动阻力现象是指当轮胎与路面 接触时，由于承重产生变形而生热，同时橡 胶的粘弹性造成迟滞损失，从而导致能量损 耗；包括轮胎滚动时周期性变形中克服粘弹 性材料的应变滞后所消耗的内摩擦功、轮胎 与地面接触消耗的外摩擦功、轮胎滚动时搅 动空气弓I起的流体阻力消耗的功以及轮胎花 纹块拍击地面发声所消耗的功等[1];这几种由 于车轮滚动而消耗的能量，就构成了车轮滚 动时的阻力，我们把它称为滚动阻力，国际 单位制（SI)习惯用牛顿-米/米（N .m/m)⑩赔作为汽车唯一的接地部件，轮胎的滚动 阻力直接影响汽车的燃油经济性。
根据实验 测定，一辆轿车以100公里/小时速度行驶，克服轮胎滚动阻力的燃油消耗约占汽车总油耗的20%, —辆载重汽车则可以达到30%或更高。
车轮径向疲劳试验有限元仿真及疲劳寿命估算
， ＬＪ
针对 目前双摆角数控铣头研究现状中亟待解决的精度和扭
ｒｌｆｒａｅ ｈｅｓ ｕｔｒ ｉｐｏｅ ｎ ｏｅｏ ｒ ｅｌｔ ｃｕｅ ｍ ｒｙｍｅｔ ｌ ｗ ｒ ｔ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｈｅ ｌ Ｒｉ ； Ｗ ｅ ； ｍ Ｒａｄｉ ａ ｉ ｕｅｔ ｓ ； ａｌ ｔｇ ｅ ｔＦＥＭ ｉ ｕｌ ｔｏ Ｆａ ｉ ｕｅｌ ｅ ｆ ｓｍ ａ ｉ ｎ； ｔｇ ｆ ｉ
【 摘
要】 采用有限元分析方法， 建立汽车车轮有限元模型， 模拟车轮径 向疲劳试验施加合理的栽
荷及 边界条 件 。通过 分析 车轮 试验过 程 中的应力 变化 情 况 ， 出高应 力集 中区域及其各 主应 力值 ， 用 得 运
疲劳寿命计算理论及 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 软件估算车轮 的疲劳寿命。 通过与车轮径向疲劳试验结果进行比较 ， 结果
验进行仿真模拟及疲劳寿命估算 ， 的是得到此车轮在动态径向疲 １７ ０ 目 ２ ６ 个单元和 ５ ２３个节点口如 图 ２ ０９ ， 所示 。 不考虑轮辐和轮辋
★ 来稿 日 ： １— ８ ０ ★基金项 目： 期 ２ ０ ０—６ ０ 厦门市科技计划 高校创新项 目（５ ２ ２ ｏ ３ ４ ） ３ Ｏ ｚ ｏ ８ ０ ４
新型双摆角数控铣头。
矩兼顾问题 ， 研究精度保证技术和采用提高扭矩 的方案 ， 设计 出 参考文 献
（） １进行 了整体结构和传动方 案的分 析和论证 ；２采用力 （）
轮胎有限元建模过程优化及刚度特性仿真研究
轮胎有限元建模过程优化及刚度特性仿真研究哈斯巴根;朱凌;石琴;张雷【摘要】Reasonable simplification was conducted on the major portions of a vehicle tire model , such as treads ,sidewall ,steel belts and body plies .Meanwhile ,in order to control the influence of geometry and mesh on the solution of the model ,the cross section of the tire was recalculated and redrawn .An FEA model of pneumatic radial tire was then established by combining the beams ,shells and solid elements .The stiffness characteristics of the tire under different road conditions were analyzed by using LS-DYNA software .The effect of the section properties as well as non-linear material and contact features on the simulation accuracy was discussed .The comparative analysis of several models was conducted to improve the accuracy of FEA model .Through the simulation analysis of the tire’s radial and cornering stiffness and the comparison with the test results ,the critical optimization technologies of the finite element modeling of the tire and the key is-sues to improve the accuracy of the modeling were discussed .%文章将轮胎胎面、胎侧、帘线层、子午带束层等主要部分进行合理简化，为控制轮胎外形及其网格精度对模型求解的影响，对轮胎断面曲线尺寸进行合理计算并重新绘制；建立了由一维梁单元、二维壳单元、三维实体单元组合的子午线轮胎有限元模型。
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 0.5 m 到 1.04 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0.6 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 3.1 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。
汽车轮毂轴承有限元仿真分析
预设多种凸度匹配关系，分析其在不同载荷作用下，最大主应力，接触长度的变 化情况，综合总体分析结果，确定最佳凸度及匹配关系。通过理论计算，给出凸 度控制方程。 这种方法的优点是考虑整体应力、 变形情况， 确定的凸度更为合理； 缺点是模型复杂，计算量大，收敛性差。 （3）凸度混合有限元分析 凸度混合有限元分析采用凸度局部有限元分析确定若干组凸度， 用凸度整体 有限元分析对所确定的凸度进行分析，综合优化分析结果，确定最终凸度方程。 这种方法模型相对简化， 减小了计算量、 提高了收敛性， 凸度计算结果更趋合理。 2. 第二代圆锥滚子轮毂轴承凸度局部有限元分析 分析对象为轿车前轮毂双列圆锥滚子轴承，结构型式为；内圈分离，外圈整 体结构，带法兰盘，属第二代产品。 2．1 滚子与滚道凸型和凸度量的确定 根据国内外轴承样品的对比分析结果及在滚子与滚道多种设计方案进行分 析的基础上， 仅对滚子与内圈有凸度的情况进行仿真分析，并提出如下滚子与滚 道凸度设计原则，在轻载时，滚子的有效接触长度为滚子长度的 60%-70%，重载 时，不出现应力集中。在此选择的凸型为修正对数曲线，采用滚子、内圈滚道带 凸度的“2 凸”设计，并对四种情况的凸度匹配关系进行对比分析。 四种情况所给出的凸度量分别为： 滚子和滚道无凸度； 滚子凸度： 2.4μm, 内 圈滚道凸度：5μm；滚子凸度：8μm, 内圈滚道凸度：10μm；滚子凸度：15μ m, 内圈滚道凸度：15μm。 2．2 滚子和滚道凸度有限元模型及仿真分析 在轴承中， 由于滚子和滚道的接触特征完全一致，因此用一个滚子和滚道接 触的局部模型就能够进行整体的凸度仿真分析。采用 ANSYS 有限元分析软件进 行分析，图 2.1 给出了有限元分析网格划分模型。 2．3 分析结果
（轴承承受的径向载荷为 0.3Cr，滚
基于有限元理论的轮胎刚度特性的仿真研究
A4 A3 A2 A1 A0
z=r
(3) 平面 P1 与平面 P2 交线 L 的方程 联立方程(4)和(5)求得交线 L 的方程
(5)
A A0 1
c
a
⎧ x A0 ⋅ x + y A0 ⋅ y = 0 ⎨ ⎩z = r
4) 偏角 α 交线 L 与 X 轴的夹角即为轮胎的侧偏角 α
(6)
A0 A1 A2 A3 A4
[15]
Y
图 4 轮胎侧偏示意图
(1) P1 的方程 直线 CA0 是其垂线， 平面 轮心 C 是平面 P1 上的一点， P1 的方程为
。
Fz
x A0 ⋅ x + y A0 ⋅ y − r ′ ⋅ ( z − r ) = 0
(2) 平面 P2 的方程
Fy ω
A4 A3 A2
(4)
P2 与地面平行，方程为
Z
(1)
2) 向刚度 轮胎的侧向静刚度是影响车轮动态侧偏特性的主要因 素之一，对汽车的操纵稳定性有较大的影响。 轮胎静止在水平板上，轮辋固定，在额定垂直载荷作用 下，向侧向移动平板(轮胎与平板间没有相对滑动)，如图 2 所示， 单位侧向位移所引起的 Y 方向的载荷即为轮胎的侧向 静刚度，即
Gy =
dFy dy
The Simulation of tire’s stiffness characteristics using finite element model
SHI Qin1, CHEN Wu-wei1, HONG Yang2, GU Ye-shui1, ZHANG Peng1
(1.Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2.Jianghuai Automobile Co., LTD, Hefei 230009, China)
车轮强度试验有限元仿真
车轮强度试验有限元仿真
秦宇;蔡敢为;任延举;张磊
【期刊名称】《装备制造技术》
【年(卷),期】2008(000)005
【摘要】利用ANSYS针对某车轮建立整体有限元模型,模拟车轮动态弯曲疲劳试验.得到车轮应力分布图,并对车轮寿命进行预测.然后对某车轮螺母座刚度试验进行模拟,得到其位移变化以及螺母座局部应力分布,最后通过试验对研究结果进行了验证,可为各类机车车轮的强度分析方法提供参考.
【总页数】3页(P10-11,17)
【作者】秦宇;蔡敢为;任延举;张磊
【作者单位】广西大学机械工程学院,广西,南宁530004;广西大学机械工程学院,广西,南宁530004;广西大学机械工程学院,广西,南宁530004;广西大学机械工程学院,广西,南宁530004
【正文语种】中文
【中图分类】U463.34
【相关文献】
1.汽车车轮疲劳试验有限元仿真的研究现状 [J], 孙跃
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3.车轮不圆顺轮轨滚动接触行为的动态有限元仿真方法 [J], 敬霖;刘凯;刘卓;黄志辉
4.铝合金车轮有限元仿真分析研究 [J], 朱文婧;王永林;章孟军
5.铝合金车轮有限元仿真分析研究 [J], 朱文婧;王永林;章孟军
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铝合金车轮的有限元强度分析及试验验证
铝合金车轮的有限元强度分析及试验验证汽车铝合金车轮在受到交变的循环载荷作用并在达到一定的循环次数时，零件的表面会产生裂纹，裂纹继续扩大会导致构件断裂。
为提高产品的安全可靠性，对车轮有限元强度进行分析是十分必要的。
车轮疲劳仿真分析一般分为两个步骤：首先是用ANSYS有限元分析计算出轮毂的弯曲和径向应力；然后,再用ANSYS疲劳分析直接读入这些动态应力的计算结果并进行疲劳分析。
工作中构件的复杂结构、复杂动载荷对有限元分析有着显著的影响，而ANSYS疲劳分析充分考虑了结构形状、载荷形式的影响及其相应的疲劳分析计算方法[1]。
1 铝合金车轮ANSYS有限元分析在使用ANSYS对车轮进行有限元分析时，需要前处理、计算和后处理三大步骤。
前处理是根据计算目的，将连续的实际结构简化为理想的数学模型，用离散化的网格单元代替，并最终形成计算数据文件，其中包括：（1）在ANSYS中导入车轮的Unigraphics实体模型。
（2）车轮有限元模型的建立。
（3）附加属性的确定，包括材料特性参数、边界条件或约束信息载荷等。
以上操作均在ANSYS前处理模块中完成，然后将进入ANSYS求解模块进行计算分析，形成结果文件。
在计算完成以后，继续使用ANSYS对计算结果进行后处理，形成应力图、应变图等，可以准确清晰的看到车轮的应力、应变分布情况，确定最大应力区域（即最危险区域）和最大变形区域[2]。
1.1 铝合金车轮材料特性输入铝合金车轮材料为A356，经过T6热处理。
因此在ANSYS中输入材料属性(Material Property)时，选择为各向同性(Isotropic)，并且是线弹性的(Linear Elastic)，需要输入的参数为：弹性模量E：7.1×1010 N/mm2；密度ρ：2.7×10-3 g/mm3；泊松比：0.33；1.2 弯曲疲劳分析（1）网格划分及边界条件：由于车轮是形状极不规则的实体，因此选用对边界拟合能力较强的Solid92 10 node单元对车轮进行有限元网格划分。
CRH2动车组拖车车轮静强度有限元分析
中图分类号:
U266
文献标识码:
A
文章编号:
1007—6921(
2023)
03—0110—02
铁路,作为我国 重 要 的 交 通 工 具 以 及 国 民 经 济
健康发展的主动脉,确 定 了 其 在 交 通 运 输 行 业 中 的
中流砥柱地 位 [1]。随 着 我 国 进 入 新 时 代,铁 路 运 输
1] 佟立本 .高速铁路概论[M].北京:中国铁道出
版社,
2017.
[
2] 商跃进 .动车组车辆构造与设计[M].成都:西
南交通大学出版社,
2010.
[
3] 李 克 伦,郭 永 江,付 波 .
CRH 型 动 车 组 轮 对 寿
//轮 对 信 息 化 及 产 品 全
命影响因素分 析 [
C]
寿命周期管理优 秀 论 文 集 .北 京:中 国 铁 道 学
对其各部位的影响也将不同。在本文考虑的 3 种运
行环境中,对比可知 该 型 动 车 组 在 曲 线 运 行 环 境 中
拖车车轮 的 受 力 情 况 是 最 糟 糕 的。 根 据 CRH2 动
车组拖车车轮静强 度 的 评 价 标 准,本 文 考 虑 的 运 行
情况中其车轮静强度满足要求。
[参考文献]
[
向载荷,然后运行有限元算例,得到不同运行环境中
的 CRH2 动车组拖车车轮受到的应力值,如图 5、图
6、图 7 所示。
图 3 拖车车轮载荷示意
有关符号如下 [9]:
Q:满轴重静态载荷 Q=7250kg
2
m/s )
g:重力加速度(
Fz:轮轨垂向力,
基于Abaqus软件的轮胎有限元模型建立及仿真分析
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橡 胶 工 业
2019年第66卷
3. 2 胎肩应力分布 从胎肩应力分布云图上可以直观地分析
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的制高点。国内轮胎企业以及高校和科研院所应 加大相关技术研发力度。
本 工 作 基 于Abaqus软 件 建 立 轮 胎 有 限 元 模 型，对305/75R24. 5全钢载重子午线轮胎的外缘尺 寸、胎 肩 应 力、带 束 层 应 力 分 布、胎 圈 与 轮 辋 接 触 应力分布进行预测分析，以期确保305/75R24. 5全 钢载重子午线轮胎设计的可靠性。
基 金 项 目 ：国 家 重 点 研 发 计 划 项 目（2 0 1 6 Y F C 0 3 0 2 2 0 4）；国 家 重点研发计划项目（2016YFC0302201）；国家自然科学基金资助项 目（41306103）
作者简介：宿晓峰（1989—），男，山东平度人，青岛科技大学硕 士研究生，主要从事机械工程方面的研究。
至 于 模 拟 充 气 过 程 中 气 压 的 加 载，为 了 保 证 计 算 过 程 的 收 敛，本 研 究 设 置 初 始 加 载 气 压 为 0. 01 kPa，求解初始增量步设置为0. 01，然后逐渐 加载至标准充气压力850 kPa，气压方向与轮胎内 壁应始终垂直，Basic选项卡打开nlgeom。由于充 气 过 程 中 轮 胎 要 发 生 较 大 的 变 形，因 此 在 模 拟 过 程中，迭代方法选用Full Newton-Raphason法，分 析选项选用大变形几何非线性。 2. 3 静负荷状态仿真模拟过程
305/75R24. 5载重子午线轮胎的静负荷状态 仿真建模主要是在充气状态仿真模拟的基础上加 入静负荷条件进行的。在完成305/75R24. 5载重 子 午 线 轮 胎 的 充 气 状 态 模 拟 后，将 充 气 状 态 的 仿 真模型通过关键字转换成305/75R24. 5载重子午 线 轮 胎 的 三 维 轴 对 称 模 型，同 时 将 充 气 状 态 的 仿 真 模 拟 结 果 映 射 到 该 三 维 轴 对 称 模 型 中，最 后 引 入 路 面（在 此 可 以 把 路 面 视 为 刚 形 体，不 发 生 形 变）进行静负荷状态的模拟。
轮毂强度、刚度仿真分析方法
轮毂强度、刚度仿真分析方法1.概述1.1轮毂铝合金车轮是汽车上的重要部件,它承受着车身重力、驱动力、制动力以及汽车转弯时的横向载荷。
在汽车的行驶过程中,特别是在高速公路上行驶时,如果车轮裂开会造成严重的交通事故。
需要对车轮的强度进行分析以确保其具有足够的强度以满足车辆行驶的安全要求。
在铝合金车轮产品的设计开发中,新产品通常要进行标准的强度实验,包括冲击实验、弯曲疲劳实验和径向滚动疲劳实验,只有达到一系列强度实验的指标要求才能进行产品的批量生产。
1.2使用软件说明ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如NASTRAN, I－DEAS, AutoCAD等。
是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。
ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。
目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
ANSYS Mechanical是利用ANSYS的求解器进行结构和热分析的。
其可进行结构、动态特性、热传递、磁场及形状优化的有限元分析。
1.3相关力学理论刚度是指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。
是材料或结构弹性变形难易程度的表征。
材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。
在宏观弹性范围内，刚度是零件荷载与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。
它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。
刚度可分为静刚度和动刚度。
刚度是使物体产生单位变形所需的外力值。
刚度与物体的材料性质、几何形状、边界支持情况以及外力作用形式有关。
基于有限元仿真的轮胎操稳“虚拟送
基于有限元仿真的轮胎操稳“虚拟送样”技术研究官声欣 周 涛 岑嘉祈万力轮胎股份有限公司摘 要：本文以205/55R16 H220轮胎建立了基于有限元仿真数据的PAC2002动力学模型，有限元仿真包括侧偏、纵滑、复合等六分力模型，以及自由滚动58APPLIED TECHNOLOGY应用技术定性都较好的Yeoh 模型来模拟，帘线材料采用rebar 单元，通过约束方法嵌入到对应的橡胶基体单元内，实现橡胶—帘线材料的模拟。
采用ABAQUS 隐式算法建立轮辋装配、轮胎充气、垂直载荷加载等，其中三维模型采用ABAQUS 软件的*SYMMETRIC MODEL GENERATION 命令，通过二维模型旋转360°生成，在接触问题的定义中，将轮辋和路面定义为刚体。
刚度模型在加载模型的基础上，按照企业标准，对路面施加载荷位移或者旋转角度，实现在横向、纵向、径向、扭转方向的边界条件，提取力—位移曲线、扭矩—角度曲线，在线性区计算各向刚度值，部分力—位移仿真和试验对比趋势基本一致。
轮胎径向和纵向力-位移曲线仿真和试验对比情况见图1。
2.轮胎六分力模型轮胎六分力试验主要获得在侧偏、纵滑、复合滑移等工况下，轮胎的3个方向的力和3个力矩，来反映轮胎的运动学响应。
试验是在MTS 试验台上进行的，所以根据MTS 试验台试验方法，来进行有限元仿真方法的设计。
纯侧偏工况通过赋值函数对轮胎施加±15°的侧偏角，同时，对路面施加指定的线速度，以实现纯侧偏的仿真。
侧倾侧偏工况根据轮胎侧倾状态，建立局部坐标系和旋转铰链，在此基础上，依据轮胎局部坐标系对轮胎施加侧偏运动；同时，保持路面以指定的线速度进行运动。
纯纵滑工况轮胎保持自由滚动，路面施加平动速度，通过调整自由滚动角速度来实现不同滑移率的纵滑工况仿真。
复合滑移工况使路面侧倾侧偏到需要的角速度，寻找侧倾侧偏后的轮胎自由滚动角速度，使轮胎在该角速度时纵向力为零。
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。
铝车轮冲击试验失效案例及其有限元分析
铝车轮冲击试验失效案例及其有限元分析铝车轮是一种重要的汽车零部件，用来支撑汽车的质量，提高汽车的运行效率。
然而，铝车轮的安全性应该得到充分的考虑，因此进行冲击试验是非常必要的。
本文将介绍一个铝车轮失效案例及其有限元分析。
该车轮是一款高端豪华车型的装备，经过了各种试验与认证，具有很高的质量和安全标准。
但是，在正常使用过程中，该车轮发生了严重的失效。
据了解，该车轮在高速行驶过程中，发生撞击，导致了车轮倒塌和车辆失控。
事故造成了严重的伤亡和财产损失，而造成这一事故的罪魁祸首竟然是车轮的结构问题。
为了找出车轮失效的原因，对该车轮进行了冲击试验。
冲击试验结果表明，该车轮的表面硬度达到了标准要求，同时也符合耐腐蚀性和疲劳强度的测试要求。
然而，在冲击试验的最后一项测试中，车轮出现了变形和裂纹，导致了终止试验的发生。
这些结果引起了研究人员的高度关注，他们开始使用有限元分析方法来找出车轮失效的原因。
有限元分析的结果表明，该车轮的设计问题是导致其失效的主要原因之一。
铝车轮的内部设计应该考虑到其在实际使用中的负载情况，以及消除任何可能导致失效的弱点。
分析表明，这个车轮肋骨间距离过大，轮缘宽度不足，两者都对车轮的强度和刚度产生了负面影响。
此外，铝车轮过厚或过薄也有可能导致破裂或断裂。
针对这些问题，研究人员提出了改进车轮结构的建议，例如增加肋骨数量，加厚轮缘等。
还建议使用更高强度的铝合金材料，提高车轮在压缩、切割和弯曲等载荷下的抗弯刚度和承载能力。
总的来说，冲击试验和有限元分析是检测铝车轮失效的有效方式。
通过这些测试和分析能够找到车轮设计的弱点，及时改进设计方案，提高铝车轮的质量和可靠性。
此外，有限元分析还可以帮助管制机构及汽车制造商在车轮设计之前进行虚拟试验，并执行更多样化的测试，以便在车轮投入使用之前，快速定位问题，避免其引发安全隐患。
同时还可以对车轮的结构进行优化，确保其在承受正常负荷的情况下，能够稳定运行。
除了测试和分析，铝车轮在制造过程中的工艺控制也是确保车轮质量的关键。
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１０
图 ４ 车轮螺母座有限元模型
２ 车轮有限元模型边界条件和加载方式
《装备制造技术》２００８ 年第 ５ 期
以发现，仿真分析结果和试验结果基本吻合，说明仿真分析结 果是合理的。
由于车轮是在等幅载荷作用下进行试验的，因而可采用名 义应力法对车轮疲劳寿命进行预测。通过名义应力法分析计 算，得到车轮寿命为 ７．９ 万次。
［４］ 张艳兵，姚舜才，任作新．ＰＬＣ 控制的 ４ 点调平系统［Ｊ］．华北工学 院学报，２００４，（３）：１９８－２００．
［５］ 谭 青，傅可明．自动调平系统在防空火炮中的应用［Ｊ］．武器装备 自动化，２００４，（４）：１０－１１．
［６］ 张利平．液压控制系统设计［Ｍ ］．北京：化学工业出版社，２００６．
３ 有限元计算结果分析
应用 Ａ Ｎ ＳＹ Ｓ 软件对弯曲疲劳试验模型进行分析求解，得 到图 ５ 所示的整体模型在弯曲作用下的应力大小及分布情况。 由于实际试验是动态旋转的，将车轮模型以一定角度进行旋 转，并重新加载、求解。这样便可以知道在动态旋转过程中，不 同时刻、不同载荷方向时钢圈最大应力位置。
（１）动态弯曲疲劳试验建立的车轮有限元仿真模型，完全 按照实物建模，没有简化近似处理，用旋转加载近似模拟车轮 弯曲疲劳实验台架的工作情况，影响因素考虑比较全面。仿真 的危险点位置与试验裂纹出现区域一致，说明用仿真分析方法 确定疲劳裂纹易发区域是有效的。
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．５，２００８
车轮强度试验有限元仿真
秦 宇，蔡敢为，任延举，张磊
（广西大学机械工程学院，广西 南宁 ５３０００４）
摘要：利用 ＡＮＳＹＳ 针对某车轮建立整体有限元模型，模拟车轮动态弯曲疲劳试验，得到车轮应力分布图，并对车轮寿命进行预测。然后 对某车轮螺母座刚度试验进行模拟，得到其位移变化以及螺母座局部应力分布，最后通过试验对研究结果进行了验证，可为各类机车 车轮的强度分析方法提供参考。 关键词：车轮； 强度； 有限元
图 ６ 为与仿真分析时具有相同车轮型号、结构尺寸及相同 加载条件下所得到的车轮动态弯曲疲劳寿命统计图。从图 ６ 中 可以看出，试验所得车轮钢圈寿命在 ６．５ 万次左右，与仿真分 析所得到的疲劳寿命基本吻合。说明仿真分析结果是合理的。
寿命 ｎ／万次
车轮有限元模型边界约束条件及力的加载方式对车轮的 强度分析和寿命预测结果的精度影响极大，因而选取适当的车 轮有限元模型边界约束条件及力的加载方式是十分重要的。
本文应用有限元分析软件 Ａ Ｎ ＳＹ Ｓ 对车轮进行包括加载轴 在内的整体有限元建模，并在此模型的基础上，通过旋转加载 模拟车轮动态弯曲疲劳试验，得到车轮应力分布图，分析了车 轮的强度情况，预测了车轮的疲劳寿命；接着建立车轮 １／４ 模 型，对车轮螺母座刚度试验进行模拟，从而得到螺母座局部应 力分布以及位移变化，最后通过实例对研究结果进行了验证。
Ｔ 千分表
１ 车轮有限元模型的建立
图 １ 所示为车轮动态弯曲疲劳试验装置简图。试验时用卡 盘将车轮下缘处固定在旋转体上，即紧固；在加载轴支点处施 加径向载荷，通过力臂对车轮形成弯矩；借助旋转体旋转施加
千分表 Ｔ
图 ３ 车轮螺母座试验
收稿日期：２００８－０２－２２ 基金项目：广西研究生教育创新计划资助项目（２００７１０５９３０８０２Ｍ ４２）。 作者简介：秦 宇（１９８３—），男，山西忻州人，广西大学在读硕士生，研究方向：机电系统动力学。
动态弯曲。应用 Ａ Ｎ ＳＹ Ｓ 软件的相关功能，可建立包括加载轴与 连接螺栓在内的车轮台架整体有限元模型，如图 ２ 所示。
载荷
紧固
轮輞中心线
旋转体
图 １ 动态弯曲疲劳试验方法
图 ２ 车轮动态弯曲疲劳试验台架整体模型 对于螺母座刚度试验，采用紧固力矩法，图 ３ 所示为试验 装置简图。试验时车轮固定在试验平台上，对任意一个螺母用 力矩扳手加载，施加紧固力矩为 ３０Ｎ·ｍ →１００Ｎ·ｍ →０Ｎ·ｍ → ３０Ｎ·ｍ 的载荷历程。研究对象为螺母座，基于车轮在几何形状 及载荷上的特点，为减小计算规模、节省计算时间，按前后左右 对称取 １／４。由于紧固力矩需要施加到螺母上，还要对螺母建 模。通风孔等存在与否对位移几乎没有影响，可以将其省略。可 以将模型进行必要简化，如图 ４ 所示。
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Ｒａ ｎｄｏｍ Ｆａ ｔｉｇｕｅ Ａｎａ ｌｙｓ ｉｓ ｏｆ Ｍａ ｉｎ Ｐ ｉｐｅ ｌｉｎｅ ｏｆ Ｓ ｐｅ ｃｉａ ｌ Ｗａ ｔｅ ｒｉｎｇ Ｃａ ｒｔ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ ＡＮＳ ＹＳ
参考文献： ［１］ 盛 英，仇原鹰．六腿支撑液压式平台自动调平算法［Ｊ］．西安电子
科技大学学报，２００２，２９（５）：５９３－５９７． ［２］ 孙利生．一种大跨距四点支撑液压自动调平系统［Ｊ］．液压与气动，
２００４，（７）：２９－３０．
《装备制造技术》２００８ 年第 ５ 期
［３］ 郭俊岑，周浚哲，唐健．基于单片机的坦克火控调试台自动调平系 统研究［Ｊ］．沈阳理工大学学报，２００６，（３）：７０－７３．
２．Ｃ ｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥ ｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｅ ｎｖｉｒｏｎｍ ｅｎｔ，Ｘ ｉｈｕａ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃ ｈｅｎｇｄ ６１００３９，Ｃ ｈｉｎａ）
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ：Ａ ｉｍ ｉｎｇ ａｔｔｈｅ ｃｏｍ ｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｔａｔｅｓ ａｎｄ ｐｉｔｃｈ ａｎｇｌｅｓ ｗ ｈｅｎ ａｒｔｉｌｌｅｒｙ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｏｎ ｆｉｅｌｄ，ａ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ａｒ－ ｔｉｌｌｅｒｙ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｔｅｓｔｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＳＣ Ｍ Ａ Ｔ８９Ｃ ５１ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｃｏｒｅ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ ａｓ ｔｈｅ ａｃｔｕａｔｉｎｇ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｄｏｕｂｌｅ－ａｘｉｓ ｔｉｌｔｓｅｎｓｏｒ ａｓ ｔｈｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｅｌｅｍ ｅｎｔ．Ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ－ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｉｓ ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｍ ｉｄｐｏｉｎｔａｓ ｔｈｅ ｄａｔｕｍ ｐｏｉｎｔ．Ａ ｓ ｔｈｉｓ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｃａｎ ｌｅｖｅｌａｕｔｏｍ ａｔｉｃａｌｌｙ ａｎｄ ｉｎｃｌｉｎｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔ，ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｔａｔｅｓ ａｎｄ ｐｉｔｃｈ ａｎｇｌｅｓ ｏｆｔｈｅ ａｒｔｉｌｌｅｒｙ ｃａｎ ｂｅ ｓｉｍ ｕｌａｔｅｄ ｉｎ ｌａｂｏ－ ｒａｔｏｒｙ ｂｙ ｉｔ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ：Ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｔｅｓｔ；Ｓｉｎｇｌｅ－Ｃ ｈｉｐ Ｍ ｉｃｒｏｃｏｍ ｐｕｔｅｒ；Ｈ ｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｌａｔｆｏｒｍ ；Ｌｅｖｅｌ－ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙ
对动态弯曲疲劳试验，根据试验条件可知，试验中力的加 载位置有三处：一是车轮轮辋边缘，施加的是固定载荷约束；二 是螺栓孔，通过螺母螺栓施加预紧力；三是加载轴端，在支点处 施加径向载荷。
根据弯曲疲劳试验方法，这里在车轮轮缘施加（Ａ ｌｌＤ Ｏ Ｆ） 约束，即所有六个自由度全约束，作为固定约束；在螺栓连接处 施加预紧力；在加载轴端面施加一径向力，形成弯矩。
（２）通过螺母座位移 ＦＥ Ａ 与实际试验结果相对比，两者 的误差在一定的系数范围内，具有一定指导意义。对螺母座刚 度的分析，得出螺母座的参数结构是可行的，能保证刚度要求。
（３）从 Ａ Ｎ ＳＹ Ｓ 后处理模块中可以直观地看到车轮受力后 的变形、位移和应力分布，因此可以快速准确地得到整个车轮 的基本力学特性；本文的研究工作为其它车轮的强度分析及寿 命预测具有一定的参考价值。
Ｓ ｔｕｄｙ ｏｆ Ｈｙｄｒａ ｕｌｉｃ Ｌｅ ｖｅ ｌｉｎｇ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ｓ ＣＭ
ＬＩＵ Ｋ ｅ－ｆｕ１ ， ＬＩＸ ｉａｏ－ｈｏｎｇ２ （１．Ｃ ｏｌｌｅｇｅ ｏｆＭ ｅｃｈａｎｉｃａｌＥ ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ａｕｔｏｍ ａｔｉｏｎ，Ｘ ｉｈｕａ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃ ｈｅｎｇｄｕ ６１００３９，Ｃ ｈｉｎａ；
对于螺母座刚度试验，采用紧固力矩法对任意一个螺母用 力矩扳手施加紧固力矩为 ３０Ｎ ．ｍ →１００Ｎ ．ｍ →０Ｎ ．ｍ →３０Ｎ ．ｍ 历 程时，轴向位移不能大于 ０．３ｍ ｍ 。在前处理过程中，由于螺母螺 栓材料特殊，在受力时是基本不会产生变形的，所以我们利用 节点自由度耦合来处理螺母。在轮辐下表面与法兰盘接触区 域，设置接触对与摩擦来接近真实工作情况。根据实际试验的 边界和载荷条件，对 １／４ 车轮有限元模型的截面施加对称约 束，轮辐安装面端与法兰接触区域施加轴向的单向约束。将紧 固力矩转换为轴向力施加在螺母端面，载荷历程采用斜坡和阶 梯交替的八个载荷步来实现，有利于计算顺利收敛。
（５）：３０－３２．
［２］ 韦 倾，车轮钢制轮辋的有限元疲劳分析［Ｄ ］．南宁：广西大学，２００７．
［３］ 谢 晖，薛 峰．钢圈强度有限元分析［Ｊ］．计算机辅助工程．２００６，１５
（９）：１５９．
［下转第 １７ 页］
１１
接和单片机相连，无须进行 Ｄ ／Ａ 、Ａ ／Ｄ 转换，硬件电路简单。该 系统响应速度快，可靠性高，易于操作，具有较好的通用性。
中图分类号：Ｕ４６３．３４
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－ ５４５Ｘ（２００８）０５－ ００１０－ ０２
目前大多数机车采用刚性车桥，其车轮承担整机的重量与 各种工作负荷，同时把路面的工作反力传递给车架。车轮还是 行走、支承、导向和缓冲的构件。车轮结构的优劣对机车能否行 驶及行驶性能的好坏有很大的影响。车辆的作业环境复杂，施 工条件恶劣，在行驶或作业过程中振动强烈，不仅降低了机器 的使用寿命与工作性能，而且还通过各种途径传递给驾驶人 员，使驾驶人员产生疲劳，而地面不平度的随机激励是整机的 主要振动源，车轮便是这个振动的直接传递者，那么车轮性能 的好坏就显得尤为重要了。本文针对某车轮的强度分析，可以 为各类机车上使用的车轮的强度分析方法提供一定的参考。