基于ANSYS的汽车轮毂单元载荷分析
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基于ANSYS的汽车轮毂单元载荷分析
作者:吕新飞
来源:《下一代》2019年第03期
摘要:轮毂是汽车系统重要的运动和支撑部件,从轮毂实际结构出发,建构SoliwdWorks 实体模型,并将模型导入ANSYSWorkbench有限元分析软件作为分析工具,通过模拟轮毂实际载荷,对轮毂的各项力学性能有限元分析,可以优化轮毂设计、提高强度。
关键词:轮毂;有限元;弯矩载荷
一、轮毂的几何结构、载荷分析
1.1轮毂的形状结构
本文轮毂为整体铸造辐条式铝合金轮毂,轮毂材料为ZL101A。通过三维软件SolidWorks 建立轮毂模型,轮毂上有5个直径为Φ22mm的PCD孔,均匀分布在直径为Φ108mm的圆周上。结合实际,将辐条表面形状设计为多曲面结合,较平面设计可提高结构的抗冲击性能。轮毂为五辐条式,且大部分汽车轮毂均为5幅设计。据统计,轿车轮毂PCD数值5孔占70%以上。下面通过五幅轮毂展开分析。
1.2汽车轮毂的轻量化发展趋势及材料选用
中国汽车行业的飞速发展带来了一系列安全、能源等方面的问题,为了获得更多经济效益和动力性能,汽车工业发展要有新的技术工艺。汽车轮毂轻量化在节能减排、降低油耗等方面起着至关重要的作用,考虑汽车平稳、舒适、无噪音等整体运行情况,对汽车的结构和形状进行优化。根据RAYS的测算,减轻lkg非簧载质量(例如,轮毂重量轻lkg,相当于整车质量轻15kg)铝合金以其轻量、散热性好、减震性好等诸多优点大量应用于汽车轻量化,推动了汽车轻量化的发展。
二、建立有限元模型
2.1轮毂模型的导入、建立及简化
将在SolidWorks软件中完成的零部件3D造型按照Parasolid标准输出“.x_t”文件,导入ANSYS环境。因轮辐表面由多曲而构成,结构相对复杂,以采用自由网格划分方式“AutomaticMethod”生成网格,而轮缘及胎圈座部分结构较为规则,采用六面体法“Hex Donimant Method”生成網格。共生成12174个节点,4725个基本单元。为了节约仿真计算时间