《車輪雙軸疲勞虛擬試驗的胎-輪間載荷傳遞機理及模型》是依託北京航空航天大學，由單穎春擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：車輪雙軸疲勞虛擬試驗的胎-輪間載荷傳遞機理及模型
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：單穎春
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
汽車車輪輕量化設計疲勞壽命問題是關鍵，而車輪雙軸疲勞試驗價格昂貴，且周期長，因此發展車輪雙軸疲勞虛擬試驗方法十分迫切。針對胎-輪間三維曲面非線性載荷傳遞機理及規律不明對雙軸疲勞虛擬試驗的制約等問題，本項目將研究胎-輪間載荷傳遞機理並在此基礎上建立胎-輪間曲面分布載荷模型，進而實現車輪雙軸疲勞虛擬試驗壽命預測。首先建立可準確反映輪胎與車輪間載荷的輪胎模型；考慮胎與輪間非線性摩擦力的影響，通過仿真與實驗相結合，探索既能準確計算輪胎與輪輞間相互作用力又能提高計算收斂性、降低計算量的建模方法；模擬汽車車輪雙軸疲勞試驗時載入工況，通過仿真研究車輪雙軸向動態變載作用下的胎－輪間三向耦合傳遞特性；基於雙軸載荷下車輪的應力計算結果，採用臨界平面多軸疲勞預測方法評估車輪雙軸疲勞壽命。本項目將為車輪雙軸疲勞虛擬試驗提供理論及仿真方法，其成果的套用可降低車輪雙軸疲勞試驗成本，並為車輪輕量化設計提供較準確的依據。
結題摘要
車輪雙軸疲勞試驗是將車輪徑向疲勞試驗和彎曲疲勞試驗結合在一起，按照一定的載入程式，對車輪同時施加兩個相互垂直的作用力，以模擬在道路上的實際運行工況，從而更加真實地評價車輪的疲勞可靠性。本項目針對車輪雙軸疲勞試驗缺乏完善仿真方法的問題，在輪胎模型建立、胎-輪間壓力分布規律、胎-輪整體建模方法、車輪雙軸疲勞試驗仿真方法及車輪雙軸疲勞壽命估算等方面開展了相關工作，提出了一套完整的車輪雙軸疲勞試驗仿真方案，解決了已有方法過於簡化難以實質性指導工程設計的問題。本項目通過實驗測試，獲得了某型車輪以及輪胎的非線性材料屬性，建立了可用於車輪雙軸疲勞試驗仿真的輪胎等效模型及輪胎-車輪整體模型，通過對車輪在不同徑向載荷作用下的靜態、動態應力測試，驗證了輪胎-車輪整體模型的有效性；採用薄膜壓力感測器，測試並分析了胎-輪間壓力分布特點；對比分析了胎-輪接觸面的不同處理方法對仿真結果的影響；建立了車輪雙軸疲勞試驗的台架模型，基於多剛體模型假設，獲得車輪在雙軸載荷譜中不同載荷作用下的側傾角；基於車輪-輪胎彈性體模型，實現了車輪在雙軸載荷作用下的應力應變分析；基於各載荷工況下的車輪應力分析結果以及多軸疲勞理論，獲得了車輪在雙軸載荷譜作用下的疲勞壽命。通過本項目的研究，在車輪進行雙軸疲勞的台架試驗前即可通過仿真確定其危險點的位置，預測其疲勞壽命，基於仿真結果可對車輪結構進行改進，提高其雙軸疲勞試驗一次性通過率，降低試驗成本，加速新產品開發速度，為提高我國鋼製車輪在國際市場的競爭力提供技術支持。
