彎曲工況下車輪強(qiáng)度、疲勞分析方法對比
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3 分析結(jié)果
3.1強(qiáng)度分析結(jié)果
考察螺栓孔附近、輪輻拉伸位置、通風(fēng)孔附近的von Mises應(yīng)力,如下圖5所示。
圖5 彎曲工況下應(yīng)力云圖
考察輪輻拉伸位置、通風(fēng)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(jié)果，實(shí)體和殼兩種離散方式，車輪輪輻拉伸位置與通風(fēng)孔附近，實(shí)體離散方式應(yīng)力低于殼?？芍?，由于實(shí)體單元（減縮積分單元）在厚度方向上僅有3層，分析結(jié)果不精確，故應(yīng)采取殼單元對車輪進(jìn)行離散。
對比模型3與模型4結(jié)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(yīng)力均為350.7MPa，超過屈服極限350MPa，二者等效塑性應(yīng)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(jì)算結(jié)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(jié)果，對于殼單元，考慮預(yù)緊力與接觸時，螺栓安裝面（接觸位置）應(yīng)力與等效塑性應(yīng)變明顯降低。可知，考慮預(yù)緊力與接觸時，避免了建模引起的螺栓安裝面處的應(yīng)力集中。
5 結(jié)論
本文采用HyperMesh軟件對車輪利用5種建模方式進(jìn)行離散，在彎曲工況下進(jìn)行強(qiáng)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(yù)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(qiáng)度與疲勞分析結(jié)果，可知采用模型4的方法（殼單元離散，考慮預(yù)緊力，用GAPUNI模擬接觸）強(qiáng)度、疲勞分析結(jié)果最為準(zhǔn)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(yù)緊力，能正確模擬車輪彎曲試驗(yàn)工況的受力狀態(tài)，保證了結(jié)果的精確度。
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