考虑应变率效应的钢制车轮冲击仿真与试验

摘要/Abstract

摘要：

针对应变率效应对钢制车轮冲击性能的影响，通过对钢制轮毂进行不同应变率下的材料实验，拟合出综合考虑多种应变率的轮毂材料本构模型.基于该本构模型，根据GB/T 157041995建立13°冲击工况下钢制车轮冲击有限元模型，结合冲击物理试验对比分析冲击仿真结果，验证本构模型和冲击模型的正确性.提出一套基于冲击性能的高精度钢制车轮仿真分析方法，为我国汽车钢制车轮的设计与开发提供借鉴.

关键词: 钢制车轮, 应变率效应, 本构模型, 冲击仿真与试验

Abstract:

Aimed at the strain rate effect on impact characteristics of steel wheel, the constitutive model of steel wheel material was established by taking material tests on steel wheels in different strain rates. Based on the constitutive model of steel wheel material, a detailed finite element model of steel wheel impact test was established according to GB/T 15704-1995, and impact simulation results were analyzed in comparision with the results of impact physical test to verify the constitutive model and impact simulation model. Finally, a method of high-precision simulation analysis of steel wheel impact characteristics was proposed, hoping to provide reference for design and development of steel wheel.

Key words: steel wheel, strain rate effect, constitutive model, simulation and experiment of impact test

中图分类号:

U 463.34

尹冀，朱平，章斯亮. 考虑应变率效应的钢制车轮冲击仿真与试验[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(06): 967-971.

YIN Ji，ZHU Ping，ZHANG Siliang. Simulation and Experimental Study of Steel Wheel Impact Test Considering Strain Rate Effect[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2013, 47(06): 967-971.

参考文献

1］闫胜昝，童水光，朱训明. 铝合金车轮冲击试验有限元分析［J］. 水利电力机械，2007，29(8)：2427.

YAN Shengzan, TONG Shuiguang, ZHU Xunming. FEA on the impact test of aluminum alloy wheel［J］. Water Conservancy & Electric Power Machinery, 2007, 29(8): 2427.

［2］ CHANG Chialung, YANG Shaohuei. Simulation of wheel impact test using finite element method［J］. Engineering Failure Analysis, 2009, 16: 17111719.

［3］Cerit M. Numerical simulation of dynamic side impact test for an aluminum alloy wheel［J］. Scientific Research and Essays, 2010, 5(18): 26942701.

［4］Kwak S Y, Cheng J, Choi J K. Impact analysis of casting parts considering shrinkage cavity defect［J］. China Foundry, 2012, 8(1): 112116.

［5］方伦浩. 基于有限元法的铝合金轮毂耐冲击研究［D］. 上海：上海交通大学机械与动力工程学院，2008.

［6］臧孟炎，秦滔. 铝合金车轮13°冲击试验仿真分析［J］. 机械工程学报，2010，46(2)：8387.

ZANG Mengyan, QIN Tao. Simulation analysis of car aalloy wheel 13° impact test［J］. Journal of Mechanical Engineering, 2010， 46(2): 8387.

［7］许泽建，李玉龙，刘明爽，等. 不锈钢0Cr18Ni10Ti焊接头高温、高应变率下的动态力学性能［J］. 金属学报，2008，44(1)：98104.

XU Zejian, LI Yulong, LIU mingshuang, et al. Research on dynamic mechanical properties of 0Cr18Ni10Ti welded joint at elevated temperatures and high strain rates［J］. Acta Metallurgica Sinica, 2008, 44(1): 98104.

［8］路会龙，姚平喜，刘海英. 基于ANSYS/LSDYNA的受控喷丸工艺过程仿真［J］. 机械设计与制造，2009（2）：214217.

LU Huilong, YAO Xiping, LIU Haiying. Simulation of controlled shot peening process based on ANSYS/LSDYNA［J］. Machinery Design & Manufacture, 2009（2）: 214217.

［9］ Shang R, Altenhof W, Li N, et al. Wheel impact performance with consideration of material inhomogeneity and a simplified approach for modeling［J］. International Journal of Crashworthiness, 2005, 10(2): 137150.

［10］陈鹏飞，朱茂桃，乔宝权. 铝合金车轮冲击特性有限元分析［J］. 拖拉机与农用运输车，2010，37(2)：6667.

CHEN Pengfei, ZHU Maotao, QIAO Baoquan. FEA of impact characteristic of aluminum disc wheel［J］. Tractor & Farm Transporter, 2010, 37(2): 6667.

[1]	赵洪, 谢友均, 龙广成, 李宁, 张嘉伟, 程智清. 冲击荷载作用下含黏结界面混凝土破坏特征与应力应变分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(9): 1208-1217.
[2]	刘谨豪, 严远忠, 张琪, 卞荣, 贺雷, 叶冠林. 地面堆载对既有隧道影响离心试验和数值分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 886-896.
[3]	张硕，叶冠林，甄亮，李明广，陈超斌. 考虑小应变下刚度衰减特征的软土本构模型[J]. 上海交通大学学报, 2019, 53(5): 535-539.
[4]	俞建超，林有希. 高速加工中无氧铜的动态力学性能[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2018, 52(5): 587-592.
[5]	王立冬1，魏冉2,徐鹏2,赵科新2,彭雄奇1. 基于温度的隔膜超弹性本构模型[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2017, 51(9): 1025-1030.
[6]	仲健林1，马大为1，任杰1，李士军2，王旭3. 基于平面应变假设的橡胶圆筒静态受压分析[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(09): 1276-1280.
[7]	阎昱，王海波，赵溦. 与应变速率相关的DP980高强度钢板辊弯成形的本构模型建立[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2015, 49(01): 7-11.
[8]	陈鸣1，彭雄奇1，石少卿2，杨华正3. 薄膜超弹性本构模型及其在空气垫中的应用[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2014, 48(06): 883-887.
[9]	只悦胜,胡成亮,赵震,李世龙. 20CrMnTiH本构模型的建立及验证[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(11): 1697-1701.
[10]	林蔚, 颜国正. 驻留-伸缩式胃肠道微型机器人的临界步距模型与实验分析[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2013, 47(04): 656-662.
[11]	鲁佳宝, 赵社戌. PC/ABS高分子合金材料的热黏塑性内时本构模型[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2011, 45(10): 1465-1468.
[12]	牛建辉，朱平,郭永进. 热镀锌双相钢DP590力学特性及其本构模型 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2010, 44(10): 1382-1387.
[13]	魏志刚，汤文成，严斌，杨宝宽. 基于次弹性模型的三维牙周膜建模仿真研究 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2010, 44(08): 1125-1129.
[14]	马秋，于爽，苏旭明，于忠奇. 热塑性聚烯烃大变形行为建模及数值模拟 [J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2010, 44(08): 1155-1158.
[15]	金朝阳,崔振山. 低碳钢热塑性成形过程本构模型[J]. 上海交通大学学报（自然版）, 2010, 44(04): 437-0441.