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摘 要：某鋁合金钢圈容易在螺栓孔附近形成应力集中和疲劳开裂。为了预测钢圈的疲劳性能，以弯曲疲劳试验为依据，选取螺栓孔附近的两个试样点进行有限元分析。根据分析结果，选用局部应力应变法，利用史密斯公式预测疲劳寿命。通过弯曲疲劳试验对比得出钢圈的设计满足疲劳寿命要求，验证了计算方法的可行性，为今后钢圈的优化改善提供重要的参考依据。

关键词：钢圈；弯曲疲劳；应力分析；寿命预测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.249

0 前言

钢圈（轮毂）是连接车桥与轮胎的重要行驶部件，主要用于安装轮胎，承受随机载荷，并传递力与力矩。汽车行驶时，钢圈受到了弯曲载荷和交变扭转载荷，所以弯曲力矩下的疲劳破坏是钢圈最主要的失效形式。某铝合金钢圈容易在螺栓孔位形成应力集中，对危险点采取有限元应力分析，利用局部应力应变法和史密斯公式进行疲劳研究，验证其设计的可靠性，以此为后续的优化提供重要的理论依据。

1 试验载荷计算

钢圈一般由轮辋和轮辐组成，某铝合金钢圈采用性能良好的A356合金材料整体锻造而成，如图1。钢圈上开设有十个通风孔，起到通风散热以及轻量化的作用。其中，十个螺栓孔和通风孔均匀交叉的分布在轮辐上，相近通风孔和螺栓孔间夹角为18?。

在有限元分析中，以弯曲疲劳试验为依据对钢圈进行静力分析。试验中钢圈静止不动，而承受一个旋转弯曲力矩作用，如图2所示。试验弯矩，根据钢圈的型号，其中=0.507m，=0.176m，=39200N，=1.2代入公式得=24873.5N·m，取=25KN·m。……