[发明专利]一种考虑车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳试验仿真方法

说明书

一种考虑车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳试验仿真方法，它有四大步骤：步骤一：建立车轮双轴疲劳虚拟实验的有限元模型；步骤二：对车轮在双轴载荷作用下的运动学分析；步骤三：对车轮进行双轴载荷作用下的强度分析；步骤四：车轮双轴疲劳损伤分析。本发明基于车轮双轴疲劳试验标准SAE J2562和ES3.23，对车轮在完整双轴载荷序列作用后的损伤进行仿真计算，对车轮受双轴载荷作用时的运动学进行分析，避免直接施加双轴载荷导致计算不收敛，同时提高了仿真速度。它在汽车及机械工程技术领域里具有实用价值。

技术领域

本发明提供一种考虑车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳试验仿真方法，它涉及一种汽车车轮双轴疲劳虚拟试验方法，它具体涉及一种考虑车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳的有限元仿真方法，属于汽车及机械工程技术领域。

背景技术

车轮是汽车的关键安全部件，对汽车的行驶安全性、稳定性及平顺性等有重要作用。车轮工作在随机载荷下，因此其疲劳寿命问题是研制过程中最关心的问题。目前常用的考核汽车车轮疲劳强度的弯曲疲劳试验、径向疲劳试验都是单项进行的，不能反映车轮的真实受力情况。车轮双轴疲劳试验机同时对车轮进行径向加载和侧向加载，真实地反映了汽车行驶过程中车轮的实际受力情况，是公认的可较好反映车轮真实受力情况的试验方法。由于车轮双轴疲劳试验测试周期长，成本高，因此在车轮设计阶段，期望能够对车轮双轴疲劳特性进行虚拟试验，快速的获得每一次设计车轮的性能参数发现结构设计的不合理处，从而提出改进方案并指导实际试验，最终缩短车轮研发周期，节约开发成本。

发明内容

1、目的：本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种考虑车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳试验仿真方法，它是一种完整的可应用于车轮双轴疲劳虚拟实验的有限元仿真方法。该方法基于美国汽车工程师协会标准：SAE J2562“双轴车轮疲劳试验”及欧洲车轮制造商协会标准：ES3.23“货车车轮双轴疲劳试验”，对车轮施加完整序列的载荷谱，可以真实反映车轮双轴疲劳载荷工况。该方法在同时考虑双轴载荷及轮胎特性情况下，增加车轮运动学分析，有效避免由于胎-轮间复杂接触而导致的计算不收敛，同时缩短仿真时间，提高计算效率。

2、技术方案

本发明提供一种考虑车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳试验仿真方法，它基于车轮双轴疲劳试验标准SAE J2562和ES3.23，构建考虑轮胎结构和车轮侧倾方位载荷环境的车轮双轴疲劳试验仿真模型，通过施加标准ES3.23中的完整加载序列对双轴载荷作用下车轮的应力分布进行计算。基于各载荷作用下的应力计算结果，对每种载荷作用车轮一个周期过程中产生的损伤进行仿真，按照载荷谱中所规定的不同载荷的加载次数，应用Miner法则对各损伤结果进行叠加，实现车轮双轴疲劳试验的虚拟仿真。

本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明一种考虑车轮侧倾的汽车车轮双轴疲劳试验仿真方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一：建立车轮双轴疲劳虚拟实验的有限元模型。基于车轮双轴疲劳试验标准SAE J2562和EUWA ES3.23，按照标准要求在CAD软件中对车轮双轴疲劳虚拟实验所需的模型进行三维建模，并导入CAE软件中进行有限元模型的建立。模型中包括转鼓、轮胎、轮辐、轮辋、加载盘及加载架及侧向加载器，如图2(a)-(h)所示。

步骤二：对车轮在双轴载荷作用下的运动学分析。车轮在侧向力作用时会产生侧倾，为避免对车轮直接施加双轴载荷而导致计算不收敛，首先对车轮进行运动学分析，获得车轮在各个双轴载荷作用时的侧倾角度及方向。

步骤三：对车轮进行双轴载荷作用下的强度分析。基于步骤二得到的各双轴载荷工况下的车轮侧倾角度及方向，对车轮有限元仿真模型进行相应的设置。按步骤对车轮施加空气载荷、径向载荷及侧向载荷，计算车轮在98组双轴载荷作用下的应力分布。