【摘要】：本文以典型的低壓鑄造鋁合金車輪作為研究對象,采用雙軸疲勞試驗和有限元模擬相結(jié)合的方法,從材料組織、力學(xué)性能、可靠性試驗和有限元模擬等方面,對車輪雙軸疲勞性能和結(jié)構(gòu)進行了分析。對車輪結(jié)構(gòu)的改進提出建議。采用低壓鑄造的方式生產(chǎn)出合格的、品質(zhì)一致的試驗車輪,并對其組織、力學(xué)性能進行分析,為試驗提供基礎(chǔ)。按照雙軸疲勞試驗方法,對選取的試驗車輪進行了靜態(tài)預(yù)壓車輪內(nèi)輪緣預(yù)損傷試驗,模擬再現(xiàn)汽車車輪在通過坑洼凹凸路面或障礙物后的內(nèi)輪緣損傷情況。利用雙軸疲勞試驗方法模擬車輪路試試驗,得到車輪失效和疲勞裂紋的數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果表明,靜態(tài)預(yù)壓處理方法對車輪內(nèi)輪緣預(yù)損傷情況相當(dāng),且經(jīng)過雙軸疲勞試驗后,疲勞裂紋出現(xiàn)的位置在內(nèi)輪緣發(fā)生預(yù)變形的位置,但是兩個取樣車輪裂紋長度相差較遠。其中樣品1號車輪,即裂紋長度較長的車輪被定義為異常失效車輪,樣品2號車輪則為正常失效車輪,而試驗中出現(xiàn)的異常失效的車輪,對其失效位置進行分析后發(fā)現(xiàn),車輪內(nèi)輪緣位置的氧化夾渣異物且組織不均勻是導(dǎo)致其異常疲勞失效的主要原因。利用有限元分析的方法,對雙軸疲勞試驗進行了模擬分析,并對試驗分析結(jié)果和模擬分析結(jié)果進行了對比。有限元模擬結(jié)果顯示,車輪輪心與輪輻交界位置為應(yīng)力集中點,應(yīng)為疲勞斷裂的位置。通過對車輪雙軸疲勞試驗過程中的應(yīng)變測量和計算發(fā)現(xiàn),內(nèi)輪緣預(yù)變形位置為應(yīng)力集中位置。說明經(jīng)過內(nèi)輪緣預(yù)變形的車輪在進行雙軸疲勞試驗時,該位置成為應(yīng)力釋放點,最終形成失效。利用徑向沖擊試驗和有限元分析,驗證車輪內(nèi)輪緣為該車輪結(jié)構(gòu)薄弱點,為結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出建議。
【圖文】：

向沖擊試驗、輪輞強度試驗等檢測車輪的靜力強度，也間接與疲美國試驗與材料協(xié)會制定的標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)號 ASTM E206-72)[2]，以及料必須在某個點或者若干個點承受擾動應(yīng)力作用，擾動應(yīng)力經(jīng)過循環(huán)次數(shù)或者周期之后，出現(xiàn)裂紋或者完全斷裂的情況，這個裂程稱之為疲勞[3]。許多在重復(fù)交變應(yīng)力下的等幅疲勞試驗是韋勒在進行的，并在全世界中首次對疲勞問題進行了系統(tǒng)的研究[4]。應(yīng)反比，即應(yīng)力幅值越大，疲勞壽命越小。當(dāng)人為地將應(yīng)力幅值控值的時候，試驗工件將不再發(fā)生斷裂和產(chǎn)生裂紋。通過理論研究 S-N 曲線(應(yīng)力幅值與疲勞壽命關(guān)系曲線)和疲勞極限的概念；而且題上，應(yīng)力幅值的重要性比應(yīng)力最大值的重要性要大很多[5]。因試驗之父”，并且為了紀(jì)念其卓越的貢獻，S-N 曲線又被稱為“

圖 1-2 鋁合金車輪術(shù)語和各部分名稱[7]1.3 車輪可靠性試驗1.3.1 雙軸疲勞試驗的發(fā)展2011 年 9 月下旬，秦皇島中信戴卡股份有限公司首次完成雙軸疲勞試驗機的安裝和調(diào)試，該雙軸疲勞試驗機是由德國Makra公司和FEAG公司共同制造的B型機，是亞洲首臺雙軸疲勞試驗機。該試驗機可以完成寶馬、奔馳和大眾等主機廠大部分乘用車型的雙軸疲勞試驗。目前已通過德國奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃和法國標(biāo)致的認(rèn)可。雙軸疲勞試驗通過模擬車輛行駛時車輪的受力狀態(tài)，，檢測車輪在復(fù)雜受力情況下的疲勞性能[8]。該試驗機通過轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁給車輪提供徑向載荷，通過轉(zhuǎn)鼓的止推環(huán)給車輪提供側(cè)向載荷配合傾角使車輪受力狀態(tài)接近實際路況時車輪的受力狀態(tài)。目前在國內(nèi)沒有關(guān)于車輪雙軸試驗的技術(shù)和方法，雙軸試驗機的引進對我國車
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.34

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本文編號：2676873