集成铸造缺陷的铝合金轮毂疲劳寿命预测
发布时间：2022-01-11 19:57
车轮是车辆行驶系统的重要安全部件,其性能对整车的安全性和可靠性起着至关重要的作用。车轮的疲劳性能是其一项重要的性能指标,SAE、ISO以及我国的GB都对其做出了详细的技术要求,其中弯曲疲劳试验和径向疲劳试验是车轮必须要通过的性能测试实验。传统的车轮设计大多凭借设计人员的经验积累,具有很大的盲目性。为了适应日益激烈的市场竞争,目前国内外大多车轮企业都引入了有限元方法来指导车轮的设计过程。目前,有限元分析已发展的日趋成熟,但是模拟预测的结果与实际结果仍有一定的差距,造成的这一现象的主要原因是材料数据输入不够精确以及边界条件的设置与真实条件有一定差别。铝合金轮毂的制造为复杂的低压铸造过程,铸造过程中产生的缺陷和组织不均会对轮毂的力学性能产生影响,因此,在有限元分析的过程中如果设置均匀的材料属性势必会对有限元的分析结果产生影响。针对这一问题,本文首先对铝合金轮毂的低压铸造过程进行模拟,预测其缺陷及组织的分布,然后通过编写Fortran程序,建立以二次枝晶臂为影响因素的材料模型,基于ABAQUS的二次开发,通过UMAT接口引入考虑铸造缺陷的材料模型,模拟车轮的弯曲及径向疲劳试验,最后通过FE-S...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本课题的分析流程
图 2-1 轮毂的低压铸造示意图熔炉和模腔的通道，熔炉保持高温从而使合金一直处热性，大都是由铸铁和工具钢的混合材料制成。铸铸造过程是从熔炉内的液态合金加压开始，对密闭气体压力，在加压的过程中，熔融状态下的铝合金液充满模腔之后，为了减少铸造缺陷，还会有一个合金液的温度，为了实现顺序凝固，还会在模具上的作用下，液相的铝合金液会慢慢凝固。待模腔内模，垂直升起顶模，随后顶杆便会把成型的轮毂顶开开始的状态开始铸造下一个轮毂。一般情况下，一铸造过程中的合金液的冷却过程直接影响着车轮的质控制参数以及升压保压参数等都显得格外重要。 软件简介
和自定义材料数据库。通过 ProCAST 软件可以分析预测铸造过程中产生的缩松、缩孔、冲砂等缺陷，还可以进行模具寿命、工艺开发和可重复性等相关工艺分析。ProCAST 由多个模块组成，主要包含设置材料及边界条件的前处理模块（PreCAST）、网格划分模块（MeshCAST）、分析缺陷及组织的后处理模块（ViewCAST）。在 PreCAST 模块中可以设置铸造的初始条件和边界条件，计算机正是通过识别的这些初始条件和边界条件进行分析计算的。在 MeshCAST 模块中，可以对铸件和模具进行二维和三维网格的划分。利用 ProCAST 进行铸造模拟时的基本步骤如下：a.在 MeshCAST 模块中导入几何模型并对其进行网格划分；b.进入到 PreCAST 模块中定义材料属性并设置相关初始条件和边界条件；c.在 ProCAST 模块进行模拟计算；d.在 ViewCAST 模块中查看结果或进行后处理。基本的计算流程如图 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车轮毂用Al-Si合金低压铸造数值模拟[J]. 田晓生,邓梦洁,于慧,高士琦. 热加工工艺. 2016(07)
[2]冷却速度对铸件二次枝晶臂间距影响的模拟研究[J]. 孙德润,张宏,门正兴,李其,房鑫. 大型铸锻件. 2014(04)
[3]低压铸造凝固条件对A357合金组织及力学性能影响[J]. 李智伟,刘新超,边毅,周楠. 铸造. 2014(06)
[4]结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响[J]. 严青松,余欢,芦刚,熊博文,卢百平,邹勋. 中国有色金属学报. 2014(05)
[5]铝合金车轮的发展现状及展望[J]. 张玉美,王智明,刘建岭. 铝加工. 2010(05)
[6]轮胎充气压力对车轮应力分布影响的数值模拟[J]. 闫胜昝,童水光,朱训明. 浙江大学学报(工学版). 2009(03)
[7]冷却速度对ZL114A合金二次枝晶臂间距的影响[J]. 何娟,邹勇志,黄文貌,李卫超,曾建民. 铸造技术. 2008(09)
[8]铝合金车轮动态弯曲疲劳寿命预测[J]. 韩兵,朱茂桃,张永建. 农业机械学报. 2008(05)
[9]有限元网格划分相关问题分析研究[J]. 金晶,吴新跃. 计算机辅助工程. 2005(02)
[10]二次枝晶臂间距的研究[J]. 李晨希,郭太明,李荣德,李润霞,伞晶超. 铸造. 2004(12)
博士论文
[1]钢质车轮疲劳虚拟评价研究[D]. 王国峰.燕山大学 2011
[2]基于过程集成技术的铝合金轮毂疲劳寿命研究[D]. 徐立.浙江大学 2009
[3]铝合金车轮数字化仿真及工艺优化[D]. 张响.浙江大学 2008
硕士论文
[1]非金属工程材料疲劳特性研究及工程应用[D]. 沈炜.大连理工大学 2013
[2]基于有限元的铝合金车轮结构分析[D]. 周禄禹.华东理工大学 2013
[3]汽车用铝合金车轮低压铸造过程的数值模拟及其疲劳性能分析[D]. 周堃.江苏大学 2009
[4]ABAQUS用户材料子程序开发及应用[D]. 杨曼娟.华中科技大学 2005
本文编号：3583370
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本课题的分析流程
图 2-1 轮毂的低压铸造示意图熔炉和模腔的通道，熔炉保持高温从而使合金一直处热性，大都是由铸铁和工具钢的混合材料制成。铸铸造过程是从熔炉内的液态合金加压开始，对密闭气体压力，在加压的过程中，熔融状态下的铝合金液充满模腔之后，为了减少铸造缺陷，还会有一个合金液的温度，为了实现顺序凝固，还会在模具上的作用下，液相的铝合金液会慢慢凝固。待模腔内模，垂直升起顶模，随后顶杆便会把成型的轮毂顶开开始的状态开始铸造下一个轮毂。一般情况下，一铸造过程中的合金液的冷却过程直接影响着车轮的质控制参数以及升压保压参数等都显得格外重要。 软件简介
和自定义材料数据库。通过 ProCAST 软件可以分析预测铸造过程中产生的缩松、缩孔、冲砂等缺陷，还可以进行模具寿命、工艺开发和可重复性等相关工艺分析。ProCAST 由多个模块组成，主要包含设置材料及边界条件的前处理模块（PreCAST）、网格划分模块（MeshCAST）、分析缺陷及组织的后处理模块（ViewCAST）。在 PreCAST 模块中可以设置铸造的初始条件和边界条件，计算机正是通过识别的这些初始条件和边界条件进行分析计算的。在 MeshCAST 模块中，可以对铸件和模具进行二维和三维网格的划分。利用 ProCAST 进行铸造模拟时的基本步骤如下：a.在 MeshCAST 模块中导入几何模型并对其进行网格划分；b.进入到 PreCAST 模块中定义材料属性并设置相关初始条件和边界条件；c.在 ProCAST 模块进行模拟计算；d.在 ViewCAST 模块中查看结果或进行后处理。基本的计算流程如图 2-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车轮毂用Al-Si合金低压铸造数值模拟[J]. 田晓生,邓梦洁,于慧,高士琦. 热加工工艺. 2016(07)
[2]冷却速度对铸件二次枝晶臂间距影响的模拟研究[J]. 孙德润,张宏,门正兴,李其,房鑫. 大型铸锻件. 2014(04)
[3]低压铸造凝固条件对A357合金组织及力学性能影响[J]. 李智伟,刘新超,边毅,周楠. 铸造. 2014(06)
[4]结晶压力对真空差压铸造铝合金二次枝晶间距的影响[J]. 严青松,余欢,芦刚,熊博文,卢百平,邹勋. 中国有色金属学报. 2014(05)
[5]铝合金车轮的发展现状及展望[J]. 张玉美,王智明,刘建岭. 铝加工. 2010(05)
[6]轮胎充气压力对车轮应力分布影响的数值模拟[J]. 闫胜昝,童水光,朱训明. 浙江大学学报(工学版). 2009(03)
[7]冷却速度对ZL114A合金二次枝晶臂间距的影响[J]. 何娟,邹勇志,黄文貌,李卫超,曾建民. 铸造技术. 2008(09)
[8]铝合金车轮动态弯曲疲劳寿命预测[J]. 韩兵,朱茂桃,张永建. 农业机械学报. 2008(05)
[9]有限元网格划分相关问题分析研究[J]. 金晶,吴新跃. 计算机辅助工程. 2005(02)
[10]二次枝晶臂间距的研究[J]. 李晨希,郭太明,李荣德,李润霞,伞晶超. 铸造. 2004(12)
博士论文
[1]钢质车轮疲劳虚拟评价研究[D]. 王国峰.燕山大学 2011
[2]基于过程集成技术的铝合金轮毂疲劳寿命研究[D]. 徐立.浙江大学 2009
[3]铝合金车轮数字化仿真及工艺优化[D]. 张响.浙江大学 2008
硕士论文
[1]非金属工程材料疲劳特性研究及工程应用[D]. 沈炜.大连理工大学 2013
[2]基于有限元的铝合金车轮结构分析[D]. 周禄禹.华东理工大学 2013
[3]汽车用铝合金车轮低压铸造过程的数值模拟及其疲劳性能分析[D]. 周堃.江苏大学 2009
[4]ABAQUS用户材料子程序开发及应用[D]. 杨曼娟.华中科技大学 2005
本文编号：3583370
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3583370.html
