通常,车轮结构强度有限元分析主要考虑弯曲工况。本文以最常见的弯曲工况为例进行优化设计,设计变量的优化结果见表。可以看出:为降低自重,设计变量的值几乎已达到下限。
从重量减轻的角度来说,与原设计相比,优化后的板厚减小,从而车轮质量大大减小,轮毂板厚从巧~减小到7.4590
mm,重量减轻了50.27,轮辐板厚从8
mm减小到3.1339~,重量减轻了60.83%。从应力、应变的角度看,与原设计相比,优化后的应力、应变都更加均匀,而且最大应力值依旧出现在轮辆边缘处为215
MPa,接近材料的强度极限。因此,优化后的车轮充分利用了材料。
1)在MSC.NASTRAN中,对车轮进行了静强度分析。分析结果表明:最大应力值为73.8
Mpa,远小于铝合金的强度极限,其强度储备很大,造成材料的浪费,因此该车轮还存在进一步优化的潜力,以减轻重量,节省材料,提高经济效益。
2)在MSC.NASTRAN中,对该车轮进行优化设计。最后结果表明:最大应力值为217
Mpa,充分利用了铝合金材料的强度。车轮的应力、应变云图也更加均匀合理。
3)本文应用MSC.NASTRAN对受强度约束的汽车车轮进行了强度分析及优化设计。应用表明,MSC.NASTRAN为汽车车轮结构优化设计提供了一个很好的手段,通过优化能够显著降低车轮的重量、缩短研制周期,优化设计在结构设计中有着广泛的应用前景。
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