孙 跃,孙 圆

1.江苏大学东海机械汽配研究院,江苏 连云港 222000；2.卓郎(江苏)纺织机械有限公司，江苏 常州 213200

车轮是汽车的一个重要的安全部件，起着承载、传递、驱动和制动的作用。汽车在行驶过程中受到外部随机动载荷影响，应力值一般低于材料的强度极限，但会发生疲劳断裂，国内外的相关研究也证实了这一点[1]。弯曲疲劳试验、径向疲劳试验和冲击试验是汽车车轮最主要的三大性能试验，我国国家标准、SAE标准等都对此作了详细的技术要求。过去通常依靠试验和经验类比的方法对车轮的疲劳寿命进行预测，但随着市场对车轮更新和需求量的日益增大，这种周期长、成本高的产品开发模式和产品外观雷同的缺点越难以满足整车企业的要求。因此在车轮研发阶段，运用CAE技术，采用有限元分析方法，预测车轮的疲劳寿命，能够有效提高设计效率、缩短研发周期。

本文基于材料的S-N曲线，根据国家标准GB/T 5334—2005《乘用车车轮性能要求和试验方法》[2]的要求，利用ANSYS Workbench软件对A356材质的铝合金车轮的弯曲疲劳试验和径向疲劳试验进行仿真分析，预测疲劳裂纹位置，估算车轮疲劳寿命。其中，弯曲疲劳仿真模拟物理试验，利用加载轴进行加载；径向疲劳仿真基于Stearns等[3]的研究成果，考虑充气压力和轮胎材料复杂性的影响，简化轮胎建模，进行等效加载。

1 车轮疲劳试验

1.1 弯曲疲劳试验

车轮弯曲疲劳试验将车轮的轮缘用夹具固定在试验台上，用螺栓将加载轴一端和车轮连接，对加载轴另一端施加一个大小恒定、方向沿周向变化的力，模拟车轮在承受一定载重后一直在转弯行驶。……