汽車用鋁合金車輪低壓鑄造過程的數(shù)值模擬及其疲勞性能分析.pdf

1、鑄造過程計算機模擬與仿真同結(jié)構(gòu)有限元分析技術(shù)是信息科學(xué)、材料科學(xué)、工程力學(xué)及計算機圖形學(xué)等各種學(xué)科的交叉科學(xué)，是先進制造科學(xué)的重要前沿領(lǐng)域。針對傳統(tǒng)憑借經(jīng)驗設(shè)計制造車輪的過程中存在設(shè)計造型盲目性大、鑄件成品率低、檢測周期長的問題，本論文采用了計算機輔助造型技術(shù)及有限元分析方法，研究了車輪從初始造型設(shè)計到鑄件生產(chǎn)過程數(shù)值模擬，最后到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)疲勞性能分析的全過程，這樣能夠迅速發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)中存在的問題，通過優(yōu)化設(shè)計，提高產(chǎn)品成品率同時改

2、善結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)以縮短開發(fā)周期、降低成本，主要研究內(nèi)容如下： 1、詳細分析了車輪造型設(shè)計的組成要素，考慮了車輪造型設(shè)計中所涉及的各種要求和標準，并通過三維造型技術(shù)對車輪實體建模，在此基礎(chǔ)上歸納總結(jié)了現(xiàn)代CAD建模技術(shù)的特點。 2、結(jié)合SU0011車輪的開發(fā)和制造要求，對其實際低壓鑄造過程進行了數(shù)值模擬，計算了車輪充型和凝固過程中的流場和溫度場，預(yù)測了縮孔、縮松等缺陷，并就缺陷產(chǎn)生原因進行了分析，然后提出改進方案，優(yōu)化了產(chǎn)品

3、制造工藝，滿足高鑄造成品率的實際生產(chǎn)要求。 3、針對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中忽略的殘余應(yīng)力問題進行了分析，計算了車輪鑄件的鑄造殘余應(yīng)力，通過開發(fā)的接口程序?qū)④囕喌挠邢拊W(wǎng)格信息和殘余應(yīng)力信息輸入到ANSYS中，利用ANSYS的結(jié)構(gòu)分析模塊對車輪進行了加載計算，模擬了含有鑄造殘余應(yīng)力的車輪在裝車后形成的初始應(yīng)力現(xiàn)象。這樣的分析更符合鑄件的實際生產(chǎn)情況，對后續(xù)的工作具有指導(dǎo)性意義。 4、對鋁合金車輪的彎曲疲勞強度試驗進行了數(shù)值模擬

4、，根據(jù)實際工況建立起車輪的有限元模型，在考慮鑄造殘余應(yīng)力的基礎(chǔ)上研究了螺栓預(yù)緊力、旋轉(zhuǎn)離心力和試驗彎矩對車輪結(jié)構(gòu)強度的影響以及車輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。同時，利用動態(tài)應(yīng)變儀采集危險點的應(yīng)力信號分析實際應(yīng)力分布狀態(tài)，結(jié)果表明：計算值與實測值間誤差只有4％，有限元計算結(jié)果準確可靠，車輪結(jié)構(gòu)能夠滿足強度的使用要求，利用有限元技術(shù)從結(jié)構(gòu)使用強度上證明了車輪設(shè)計的合理性，同時對車輪結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)提出了修改方案，對車輪結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，做到節(jié)省材