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基于I-DEAS摩托车铝合金车轮的有限元分析

发布于:2016-03-23 19:53
有限元分析

      因摩托车轮的受力比较复杂,有限元分析在摩托车铝合金车轮的设计中应用较少,尚未形成完善的分析体系这种情况对于新型摩托车及其车轮的设计推广使用极为不利,如果进行有限元分析,必将大大缩短设计周期"降低设计成本,更快地将新型摩托车轮可靠地推向市场,并对老式摩托车轮的可靠性设计提供权威的理论依据。
      有限元分析的过程通常是首先根据实验建立正确简化的力学模型,根据力学模型建立有限元分析模型进行分析,得出有限元分析结果,并对照材料的456曲线或物理性能,得出结论分析流程图如图所示。
      (1) 在I-DEAS中meshing菜单下进行实体单元网格划分。材料选择A356,单元格长度为7 mm,进行网格划分及网格质量检查,直至检查结果显示为“0 elements storedas output group”,表明网格划分成功,否则必须进行动态调整。
      (2) 施加等效载荷在径向弯曲疲劳分析中,载荷由两部分组成:接触应力、轮胎气压力。据实验分析,摩托车在行驶过程中,车轮与地面接触,受力范围主要集中在80°区域,创建接触应力:Q-径向载荷N,Sr-系数,根据国家标准数值取2.25,W-车轮标定的最大设计载荷,1470N,故Traction=2.25×1470/8=413.4375N。创建轮胎气压力P:点选Pressure图标,Use groupcurrent,输入压力大小为0.46 MPa。在“设置”图标下选择Combine,依次选择F和Pressure。
      (3) 点选“Manage Solve”图标进行应力应变计算。在铝车轮的滚动实验中,一般采用云图的方式进行后处理如图所示。通过观察仪可以发现,在径向弯曲疲劳作用下,最先变形的是轮辋,显示应力最大部位为轮辐与轮辋交接处。
      (4) 疲劳分析应力计算完成之后,进行疲劳分析。在Durability下选择Creat Event,并选中所施加的载荷。根据QC/T212-1996标准要求输入寿命为5×e5r,进行计算。
      从图可以十分清楚地看到产品各不同部位的循环次数(寿命)和完成所有循环后的破坏系数,如图所示最大破坏系数为7.74×e-2远远小于1,也就是综合考虑可能会产生的实效因素,其破坏系数都小于1,因此不可能产生失效,所以对于该摩托车轮的径向弯曲疲劳分析的结果是设计合理、寿命可靠。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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