彎曲工況下車輪強度、疲勞分析方法對比
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3 分析結果
3.1強度分析結果
考察螺栓孔附近、輪輻拉伸位置、通風孔附近的von Mises應力,如下圖5所示。
圖5 彎曲工況下應力云圖
考察輪輻拉伸位置、通風孔附近的疲勞壽命如下圖6所示。
圖6 彎曲工況下疲勞壽命云圖
對比模型1與模型2、模型4與模型5的分析結果，實體和殼兩種離散方式，車輪輪輻拉伸位置與通風孔附近，實體離散方式應力低于殼。可知，由于實體單元（減縮積分單元）在厚度方向上僅有3層，分析結果不精確，故應采取殼單元對車輪進行離散。
對比模型3與模型4結果，接觸對和GAPUNI單元兩種接觸模擬方法，二者在輪輻拉伸位置應力均為350.7MPa，超過屈服極限350MPa，二者等效塑性應變略有不同，僅相差0.003%，壽命分別為14170次與17600次。 利用接觸對與GAPUNI單元兩種接觸模擬方法，計算結果相差不大，利用GAPUNI單元模擬接觸建模簡單，易收斂，故推薦使用GAPUNI單元模擬接觸。
對比模型1與模型4結果，對于殼單元，考慮預緊力與接觸時，螺栓安裝面（接觸位置）應力與等效塑性應變明顯降低。可知，考慮預緊力與接觸時，避免了建模引起的螺栓安裝面處的應力集中。
5 結論
本文采用HyperMesh軟件對車輪利用5種建模方式進行離散，在彎曲工況下進行強度分析和疲勞分析，研究對比了分別用殼單元與體單元離散車輪，在螺栓安裝面是否模擬預緊力與接觸，接觸模擬方式不同（接觸對與GAPUNI單元）時，車輪的強度與疲勞分析結果，可知采用模型4的方法（殼單元離散，考慮預緊力，用GAPUNI模擬接觸）強度、疲勞分析結果最為準確，且此方法使用殼單元建模簡單，GAPUNI單元相比接觸對建模簡單，分析易收斂，考慮螺栓預緊力，能正確模擬車輪彎曲試驗工況的受力狀態，保證了結果的精確度。
參考文獻
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